Композиции и системы покрытий на водной основе с улучшенной устойчивостью к образованию натеков и относящиеся к ним способы - RU2571125C2

Описание

Перекрестная ссылка на родственные заявки

По данной заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке США серийный номер 61/450,481, поданной 8 марта 2011 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам покрытий на водной основе и способам, используемым для формирования защитных покрытий на подложках, в частности подложках, содержащих металл. Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям покрытий, способам и системам покрытий, включая водную композицию покрытия. Такие покрытия типично используют в качестве грунтовочного покрытия (также имеет название базовое покрытие) или в виде покрытия непосредственно на металл («DTM»), в котором водная композиция покрытия предпочтительно имеет достаточно высокую нагрузку одного или более глинистых агентов, предотвращающих образование натеков (далее «агенты CAS»), и/или покрытие наносят в среде с контролируемой влажностью, способствуя повышению производительности полученных покрытий по отношению к устойчивости к образованию натеков.

Уровень техники

Интермодальные грузовые контейнеры (также называемые грузовые или транспортировочные контейнеры) могут быть повторно использованы для транспортировки и хранения единиц для перемещения продуктов и сырья между местами расположения, в том числе между странами. Интермодальные грузовые контейнеры стандартизированы для облегчения интермодальных перевозок, таких как морской транспорт, грузовые поезда и грузовые машины. Стандартизацию грузовых контейнеров также называют контейнеризацией.

Контейнеризация предоставляет мировой торговле большое количество преимуществ. Отгруженные товары перемещаются более легко и дешево. Производители знают, что товары, погруженные в одном месте, можно легко выгрузить в пункте назначения. Безопасность груза была улучшена, поскольку контейнеры, как правило, герметично закрывают и они могут быть заблокированы, чтобы препятствовать фальсификациям и кражам. Контейнеры также имеют более длительный срок службы, и имеется более сильный рынок подержанных контейнеров. Дополнительно, затраты грузовых контейнеров сами по себе понижаются, поскольку производитель может сделать это в большем объеме, зная, что потенциальные клиенты доступны во всем мире.

Несколько международных стандартов были созданы в целях содействия международной контейнеризации. Например, Международная организация стандартизации (ISO) обнародовала применимые стандарты, включая R-668 для определения терминологии, размеров и рейтингов; R-790 для определения идентификационных маркировок; R-1161 для рекомендаций угловых фиттингов; и R-1897 для установки размеров для контейнеров общего назначения. Другие стандарты включают ASTM D5728-00, ISO 9897 (1997); ISO 14829 (2002); ISO 17363 (2007); ISO/PAS 17712 (2006); ISO 18185 (2007); и ISO TS 10891 (2009). Международная спецификация для производительности покрытия/краски обеспечивается IICL (Institute of International Container Lessors). См. также International Organization for Standardization (ISO), Freight Containers, Vol.34 of ISO Standards Handbook, 4th Ed., 2006, ISBN 92-67-10426-8; и Levinson, Marc, The Box: How the Shipping Container Made the World Smaller and the World Economy Bigger, Princeton, NJ, Princeton University Press, 2006, ISBN 0691 123241. Каждый из этих стандартов и публикаций включены в данную заявку во всей их полноте для всех целей.

Грузовые контейнеры испытывают воздействие суровых, коррозионных сред в течение их срока службы. При транспортировке по морю, контейнеры подвергаются разрушительному действию соленой воды. При воздействии природных условий, контейнеры должны выдерживать ветер, солнце, град, дождь, песок, жару и тому подобное. Контейнеры, которые подвергаются воздействию солнца можно нагреть до температуры 82°C (180°F) или даже выше.

Соответственно, грузовые контейнеры должны быть изготовлены таким образом, чтобы позволить контейнерам пережить это воздействие в течение разумного срока службы. В качестве стратегии, контейнеры могут быть изготовлены из устойчивых к коррозии материалов, таких как нержавеющая сталь, атмосферостойкая сталь (также известная как коррозионностойкая сталь марки COR-TEN или сталь марки CORTEN). Даже если они изготовлены из таких устойчивых к коррозии материалов, все еще обычно желательно дополнительно применять прочные, износостойкие, устойчивые к коррозии покрытия на контейнерах как дополнительную защиту от распада. Покрытия также могут быть использованы для декоративных, информативных целей, или для идентификации бренда.

Типичная стратегия покрытия включает нанесение верхнего покрытия поверх грунтовочного покрытия. Часто покрытия наносят на одну или более вертикальных поверхностей. Исторически, в основном, системы покрытий на основе растворителей, были использованы для защиты грузовых контейнеров, поскольку предлагаемые системы на водной основе не могли удовлетворить требованиям применимой производительности и/или стандартов. В частности покрытия на водной основе трудно наносить в самых разных условиях влажности, так как нанесенная пленка покрытия остается влажной в течение более длительного периода времени и/или не высыхает равномерно, приводя к увеличенному образованию натеков покрытия, если вязкость не восстанавливается во время периода высыхания. Следовательно, только системы покрытий на основе растворителей нашли широкое коммерческое применение в промышленности. Контейнерная промышленность сохраняет сильное предубеждение против использования систем покрытий на водной основе.

С увеличением экологического сознания, существует сильное желание развивать усовершенствованные технологии, которые позволят использование систем покрытий на водной основе для защиты грузовых контейнеров или других подложек (например, транспортных средств, таких как железнодорожные вагоны или грузовые автомобили).

Сущность изобретения

В одном осуществлении, настоящее изобретение представляет композицию и/или систему покрытия на водной основе, которые могут быть использованы для формирования покрытия, которое предпочтительно устойчиво к образованию натеков, так как композиция высыхает в средах с различной влажностью (например, покрытие предпочтительно устойчиво к образованию натеков в нормальных и/или влажных высушивающих средах). Система покрытия является особенно эффективной для защиты подложек, содержащих металл, таких как интермодальные грузовые контейнеры, от коррозии.

В общем, настоящее изобретение представляет композиции на водной основе, приемлемые для формирования грунтовочных покрытий (или DTM покрытий) на подложках, а также композиции верхних покрытий, приемлемые для формирования верхних покрытий непосредственно или опосредованно на нижележащих покрытиях. Желательно, чтобы композиция на водной основе содержала один или более агентов CAS в количестве, достаточном, чтобы предотвратить покрытие от чрезмерного образования натеков, поскольку композиция высыхает в средах с различной влажностью (например, во влажной среде и/или в относительно сухой среде).

Это открытие решает сложную проблему, которая сводила на нет введение покрытий на водной основе для использования на рынке контейнерных перевозок. А именно, было очень сложно разработать системы покрытий на водной основе, которые демонстрируют приемлемую устойчивость к образованию натеков при высыхании на нижележащей поверхности контейнера в средах с различной влажностью. Многие традиционные системы на водной основе, особенно те, которые включают хлорированную смолу, такую как PVDC, не прошли соответствующие испытания устойчивости к образованию натеков в средах с различной влажностью (например, в закрытых помещениях и/или за пределами районов, которые имеют высокую влажность из-за, например, сезона, географического положения, их комбинации и тому подобное, и/или в относительно сухой среде). Покрытия натекают в чрезмерной степени, например, поскольку влажное пленочное покрытие высыхает, в то время как нижележащая подложка расположена вертикально и сила тяжести действует на высыхающую пленку. Таким образом, наблюдается серьезная необходимость в усовершенствовании устойчивости к образованию натеков этих покрытий и увеличении их полезного рабочего диапазона (то есть, способности к высыханию без образования натеков в относительно влажных средах, а также в относительно сухих средах). Промышленность имеет сильную потребность в коммерчески доступной системе покрытия на водной основе, которая способна удовлетворить строгим требованиям промышленности интермодальных грузовых контейнеров.

В одном осуществлении, настоящее изобретение представляет композиции на водной основе, которые могут быть использованы для формирования покрытий, таких как грунтовочное покрытие с превосходной устойчивостью к образованию натеков. Водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может иметь нетипично высокую нагрузку одного или более агентов CAS (например, в от 1,5 до 5 раз больше, чем уровень обычных количеств), чтобы сделать покрытия более устойчивыми к образованию натеков, в то время как покрытие высыхает в относительно влажной среде. Преимущественно, выбранные агенты CAS не оказывают нежелательного влияния на вязкость, и/или время высыхания композиции покрытия и/или не имеют их устойчивой к образованию натеков функциональности, поставленной под угрозу до чрезмерной степени. Удивительно, включение повышенных уровней одного или более агентов CAS в предпочтительные водные композиции покрытий в соответствии с настоящим изобретением, не оказывает нежелательного воздействия на вязкость, время высыхания и/или функциональность устойчивости к образованию натеков в широком диапазоне влажности (например, от 45 до 95%) и/или pH (например, pH 5-8).

К сожалению, регулирование типа и количества многих видов агентов устойчивости к образованию натеков и загустителей может быть сложным в контексте композиции на водной основе, потому что на один или более физических и/или реологических параметров можно повлиять в чрезмерной степени, например, время высыхания и/или вязкость. Также, если pH водной композиции изменяется по какой-либо причине (например, становится более кислой по мере высыхания покрытия), функциональность устойчивости к образованию натеков может быть нежелательно затронутой.

Например, если вязкость водной композиции покрытия увеличивается слишком сильно, может стать очень сложно применять композицию в практическом отношении и/или время высыхания может быть нежелательно увеличенным, потому что очень вязкая жидкость имеет тенденцию ингибировать высвобождение воды таким образом, чтобы позволить покрытию высыхать. Также, например, если pH снижается слишком сильно, например, когда покрытие высвобождает аммиак во время высыхания, кислая композиция покрытия может протравливать нижележащую подложку в чрезмерной степени и/или функциональность устойчивости к образованию натеков выбранного агента устойчивости к образованию натеков или загустителя может быть в чрезмерной степени подвержена влиянию при изменении pH. Например, изменение pH, по мере высыхания композиции покрытия, может происходить в контексте водных композиций покрытий, которые включают кислую хлорированную смолу, такую, как поливинилиденхлорид.

Повышение уровней агентов CAS выше обычных уровней для использования во влажной высушивающей среде может быть нелогичным по нескольким причинам. Например, принято считать, что вязкость увеличивается, когда избыточные количества агентов CAS используют до такой степени, что высвобождение воды из композиции может быть остановлено, а время высыхания тем самым будет нежелательно увеличено. В качестве еще одного примера, повышение уровней агентов CAS выше обычных уровней (например, выше одного фунта агента С AS на 100 фунтов (0,12 кг агентов CAS на 100 л) водной композиции покрытия) является нелогичным, потому что материалы на основе гидрофильной глины гигроскопичны, и они могут также ингибировать высвобождение воды из композиции, и тем самым увеличивают время высыхания до чрезмерной степени.

Удивительно, повышение уровня агентов CAS выше обычных уровней предотвращает чрезмерное образование натеков во влажной среде, еще позволяет высвобождение воды из покрытия и не влияет на время высыхания в чрезмерной степени.

В дополнение к контролированию устойчивости к образованию натеков с использованием конкретных агентов или загустителей, можно улучшить устойчивость к образованию натеков грунтовочной композиции с использованием других типов загустителей или реологических агентов, если система, которую используют для нанесения и высушивания/отверждения покрытия включает меры для контроля влажности. Путем регулирования условий влажности в распылительной камере, когда покрытие нанесено, и в печи во время высушивания/отверждения покрытия, влажной пленке покрытия позволяют высохнуть равномерно таким образом, который устраняет проблемы, связанные с образованием натеков, вызванных средами с высокой влажностью (то есть, силы сдвига действуют на влажную пленку, нанесенную на расположенную вертикально подложку).

Подробное описание изобретения

Осуществления настоящего изобретения, описанные ниже, не предназначены, чтобы быть исчерпывающими или ограничивать настоящее изобретение точными раскрытыми формами в нижеследующем подробном описании. Скорее осуществления выбраны и описаны таким образом, чтобы другие специалисты в данной области техники могли оценить и понять принципы и практику в соответствии с настоящим изобретением. Все патенты, заявки на патенты, находящиеся на рассмотрении, опубликованные патентные заявки и технические статьи, процитированные в данной заявке, включены в нее путем ссылки в их полноте для всех целей.

Водные композиции покрытий в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для формирования грунтовочного покрытия на подложке (или «DTM» покрытия). В некоторых осуществлениях водная композиция покрытия может быть использован в качестве первой водной композиции покрытия в системе покрытия в соответствии с настоящим изобретением. В целях упрощения, но без ограничения, водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением будет описана ниже в подробном описании в качестве первоой водноой композиции в контексте системы покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

В осуществлении система покрытия в соответствии с настоящим изобретением в общем и предпочтительно включает первую водную композицию покрытия, которая может быть использована для формирования устойчивого к коррозии грунтовочного покрытия на подложке (или покрытия DTM). Система, когда первое водное покрытие используют в качестве грунтовки, желательно и необязательно дополнительно включает вторую водную композицию покрытия, которая может быть использована для формирования прочного, износостойкого верхнего покрытия поверх первого/грунтовочного покрытия. Похожие системы покрытий описаны в находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявке патентообладателя под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ВЛАГОСТОЙКОСТЬЮ И ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ, поданной одновременно с данной заявкой.

В осуществлении, первая водная композиция покрытия обычно и предпочтительно включает ингредиенты, содержащие, по меньшей мере, первый смолистый компонент в смеси с водным носителем и один или более агентов CAS, диспергированных в водной композиции покрытия. Первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может быть однофазным раствором, в котором один или более ингредиентов, включая, по меньшей мере, первый смолистый компонент, по существу полностью растворены в водном носителе. Альтернативно, композиции покрытий могут содержать две или более фаз. Композиции, содержащие две или более фаз, могут быть в виде дисперсий, таких как дисперсия, в которой одна или более фаз диспергированы в непрерывной фазе другого материала и/или фазы. Многие дисперсии в виде суспензий включают, но не ограничиваясь приведенным, коллоидные суспензии. В некоторых осуществлениях, композиции покрытий находятся в виде латекса или эмульсии, содержащих полимерные микрочастицы, диспергированные в водном носителе. Как используют в данной заявке, «латексный» полимер означает, что полимер находится в смеси с водным носителем с помощью, по меньшей мере, одного эмульгатора (например, поверхностно-активного вещества) для создания эмульсии полимерных частиц в носителе.

В некоторых осуществлениях композиции, описанные в данной заявке, могут быть водоразбавляемыми, что означает, что композиция остается стабильной, если ее разбавляют дополнительным количеством воды. Для водоразбавляемых композиций некоторые осуществления используют, по меньшей мере, один полимер, который способен быть диспергированным в воде без необходимости использования отдельных поверхностно-активных вещества, хотя отдельные поверхностно-активные вещества могут быть использованы, если это необходимо. Полимеры, которые могут быть диспергированы в воде и не требуют отдельных поверхностно-активных веществ, часто содержат подвешенные ионные функциональные группы и/или гидрофильные сегменты цепи, которые делают соответствующие участки полимера более совместимыми с водой. Внешние кислоты или основания могут потребоваться для анионной стабилизации, однако такие кислоты и основания, как правило, отличаются от эмульгаторов (например, поверхностно-активных веществ), которые используются для дисперсии латексного полимера.

В осуществлении, первый смолистый компонент включает, по меньшей мере, одну пленкообразующую смолу, что желательно помогает вышележащим верхним покрытиям прилипать лучше к нижележащей подложке и/или в комбинации с верхним покрытием обеспечивает дополнительную защиту подложки. В тех осуществлениях, предназначенных для использования на металлических подложках с покрытием или без покрытия, смола(ы) первого смолистого компонента желательно формирует покрытие, которое является достаточно непроницаемым для водяного пара или жидкости, а также желательно гидрофобно, чтобы помочь уменьшить окисление или другой распад, которые могут быть вызваны влагой.

Смола(ы), используемая в первом смолистом компоненте может быть термореактивной и/или термопластичной. Обычно, одна или более из них является термопластичной. Дополнительно, некоторые осуществления термопластичной смолы, полезные в практике в соответствии с настоящим изобретением могут быть аморфными, кристаллическими или полукристаллическими. Примеры смол, используемых в первом смолистом компоненте, включают ациклические, циклические, разветвленные, линейные, алифатические или ароматические смолы. Термопластичные смолы желательно имеют минимальную температуру пленкообразования (MFFT) ниже приблизительно 65°C, предпочтительно ниже приблизительно 45°C, более предпочтительно ниже приблизительно 25°C. Желательно также, чтобы такие смолы желательно имели минимальную температуру пленкообразования, более, чем приблизительно -50°C, предпочтительно более, чем -25°C, более предпочтительно более, чем приблизительно 0°C.

Молекулярная масса(ы) одной или более смол первого смолистого компонента независимо может изменяться в широком диапазоне. Если молекулярная масса слишком мала, то покрытие может быть недостаточно прочным или не может быть устойчивым к атаке растворителя. Если она слишком высокая, то покрытие не может быть легко нанесено на достаточном уровне на твердые вещества. Уравновешивая такие проблемы, среднечисленная молекулярная масса желательно находится в диапазоне от приблизительно 5000 до 75000, более предпочтительно приблизительно от 10000 до 50000, более. предпочтительно от приблизительно 10000 до 20000 и средневзвешенная молекулярная масса находится в диапазоне от приблизительно 10000 до 150000, более предпочтительно приблизительно от 20000 до 80000, более предпочтительно приблизительно от 35000 до 55000. Как используют в данной заявке, молекулярная масса относится к среднечисленной молекулярной массе (M_n) если иное четко не указано.

Предпочтительно, первый смолистый компонент включает, по меньшей мере, одну хлорированную смолу, полученную из одного или более реагентов, в которой, по меньшей мере, один из реагентов, по меньшей мере, частично хлорирован. Хлорированные смолы помогают обеспечить покрытия с превосходной устойчивостью к коррозии, в частности в морской среде, в которой подложки, защищенные системой покрытия, подвергаются воздействию растворителей, пресной воды, соленой воды и тому подобное. Cl заместители хлорированного реагента(ов) могут быть прикреплены непосредственно к каркасу реагента одинарной связью или через приемлемую связывающую группу. В некоторых осуществлениях, хлорированные реагенты могут быть мономерными, олигомерными и/или полимерными. В некоторых осуществлениях, свободнорадикально полимеризуемая функциональная группа может присутствовать.

В дополнение к одному или более хлорированным реагентам, один или более дополнительных сополимеризуемых мономеров, олигомеров и/или смол также могут быть использованы с хлорированными смолами, если это необходимо. Хлорированный реагент(ы) желательно содержит, по меньшей мере, 50 массовых процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, 70 массовых процентов, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 85 массовых процентов, и даже до 100 массовых процентов полученной хлорированной смолы(ол).

Содержание Cl полученной хлорированной смолы может изменяться в широком диапазоне. Таким образом, осуществления смолы могут быть частично хлорированными или перхлорированными. Если содержание Cl является слишком низким, защита от коррозии, обеспечиваемая смолой, может быть меньше, чем желательно. Содержание Cl можно охарактеризовать как массовый процент Cl, включенный в хлорированную смолу. Для более высоких уровней защиты от коррозии, желательно, чтобы хлорированная смола включала, по меньшей мере, приблизительно 20 массовых процентов Cl, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 40 массовых процентов Cl, и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 60 массовых процентов Cl. Перхлорированные осуществления представляют практический верхний предел по содержанию Cl.

Хлорированные смолы типа, описанного в данной заявке, могут быть получены путем радикальной полимеризации хлорированных мономеров. Хлорированные мономеры предпочтительно включают, например, реагенты со свободнорадикально полимеризуемой функциональной группой (например, углерод-углеродные двойные связи), и имеют структуры, включающие от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 10 и более предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода и, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь. Более предпочтительными являются хлорированные этены, хлорированные пропены, а также их комбинации, такие как монохлорэтен, 1,1-дихлорэтан, 1,2-дихлорэтен, 1,1,2-трихлорэтен, тетрахлорэтен, 1-хлорпропен, 2-хлорпропен, 1,1-дихлорпропен, 2,2-дихлорпропен, 1,2-дихлорпропен, 1,1,1-трихлор-2-пропен, 1,1,2-1-пропен, 1,2,3-трихлорпропен, их комбинации, и тому подобное.

Хлорированные смолы типа, описанного в данной заявке, также могут быть получены путем радикальной полимеризации хлорированных мономеров с мономерами или сомономерами этилен-ненасыщенных сложных эфиров, амидов и ангидридов карбоновой кислоты. Приемлемые этилен-ненасыщенные сомономеры включают, например, (мет)акриловую кислоту и производные, такие как глицидил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, метиламиноэтил(мет)акрилат, (мет)акрилат, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат, (мет)акриламид, 4-пентаногуанамин, гидроксиалкильные сложные эфиры, такие как гидроксипропил(мет)акрилат, гидроксиэтил(мет)акрилат, (мет)акрилонитрил, N-алкоксиалкил амиды, такие как метоксиметил(мет)акриламид и бутокси-(метил)акриламид, и гидроксиалкил амиды, такие как N-метилол(мет)акриламид, дикарбоновые кислоты, такие как малеиновая кислота, их соответствующие ангидриды (если таковые имеются); их комбинации, и тому подобное.

Предпочтительные хлорированные смолы могут быть получены так, как описано в патентах США: 4,341,679; 4,401,788; 4,435,478; 4,543,386; и 4,783,499.

В дополнение к одному или более Cl заместителям и свободнорадикально полимеризуемой функциональной группе, хлорированные реагенты, используемые, чтобы получить хлорированные смолы, в ином случае могут быть замещенными или незамещенными дополнительными видами функциональных групп, включая эпокси-функциональную группу, например. Такая функциональная группа необязательно может быть использована для поперечной сшивки. В качестве дополнительной опции, такая функциональная группа может быть использована для обеспечения смолы со встроенной диспергирующей функциональной группой. Некоторые заместители могут быть со-членами кольцевой структуры. Примеры других заместителей включают гидроксил, тиол, амино, амид, изоцианат, нитрил, карбокси, сульфат, сульфит, жирную кислоту, эпоксид и комбинации этих групп.

Композиция может также содержать один или более других типов свободнорадикальных аддитивных полимеров, например, полученных путем свободнорадикальной аддитивной полимеризации или сополимеризации в водной эмульсии одного или более мономеров, таких как винилиденхлорид, алкил(мет)акрилаты, содержащие от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, алкоксиалкил(мет)акрилаты, содержащие от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, стирол, (мет)акрилонитрил, аллилокси группы, группы цианатного сложного эфира, винилацетат, группы винилового эфира, винилхлорид, этилен, цис- и транс-1,3-бутадиен, цис- и транс-изопрен, цис- и транс-хлорпрен, 1-децен, 1-пентен и 1-октен, их комбинации и т.п.

Свободнорадикально полимеризуемая функциональная группа традиционно реагирует путем воздействия на реагенты приемлемого источника энергии отверждения, часто в присутствии агентов (например, инициаторов и т.д.), которые способствуют осуществлению желаемой реакции. Источник энергии, используемый для достижения полимеризации и/или поперечной сшивки отверждаемой функциональной группы может быть актиническим (например, излучение, имеющее длину волны в ультрафиолетовом или видимом диапазоне спектра), ускоренным частицами (например, облучение электронным пучком), тепловым (например, тепловое или инфракрасное излучение) или тому подобное.

Особенно предпочтительной хлорированной смолой является поливинилиденхлорид (PVDC). Как используют в данной заявке, поливинилиденхлорид относится к смоле, в которой 1,1-дихлорэтен составляет, по меньшей мере, 40 массовых процентов, необязательно, по меньшей мере, 60 массовых процентов, дополнительно необязательно, по меньшей мере, приблизительно 75 массовых процентов, дополнительно необязательно, по меньшей мере, приблизительно 90 массовых процентов и необязательно даже до 100 массовых процентов реагентов, используемых, чтобы получить смолу. Широкий диапазон приемлемых осуществлений поливинилиденхлоридных смол доступен из коммерческих источников. Коммерчески доступные осуществления включают, без ограничения, доступные под торговыми обозначениями DIOFAN (доступный от Dow Chemical и/или Solvay Plastics), POLIDENE (например, 33-082, 33-038, 33-086, 33-083, 33-075 и 33-081 доступный от Scott Bader), HALOFLEX (например, 202 и 202S доступный от DSM Neoresins), PERMAX (например, 803 и 805 доступный от Lubrizol), их комбинации и тому подобное. В одном аспекте PVDC или другие коммерчески доступные хлорированные смолы могут быть модифицированы определенной функциональной группой, такой как эпокси-функциональная группа, например.

В одном предпочтительном осуществлении изобретения водную композицию PVDC обрабатывают для повышения его pH, чтобы тем самым сделать композицию менее кислой (например, имеющей pH в диапазоне от 3 до 8). Регулирование pH таким образом описано в находящейся одновременно на рассмотрении заявке патентообладателя под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ВЛАГОСТОЙКОСТЬЮ И ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ, поданной одновременно с данной заявкой, которая в полном объеме включена в данную заявку путем ссылки для всех целей.

Первый смолистый компонент предпочтительно содержит, по меньшей мере, приблизительно 50 массовых процентов, более предпочтительно приблизительно от 50 до 70 массовых процентов и наиболее предпочтительно приблизительно от 75 до 100 массовых процентов хлорированной смолы, такой, как PVDC, например.

В дополнение к хлорированной смоле(ам), первая водная композиция покрытия необязательно может содержать один или более других видов смолистых компонентов. Предпочтительно, они являются гидрофобными и по существу смешивающимися с хлорированными смолами так, чтобы по существу избежать любых нежелательных количеств разделения фаз между смолами. Иллюстративные смолы включают эпоксиды, полиуретаны, полиамиды, полиимиды, галогенированные полимеры, полисиликоны, сложные полиэфиры, алкиды, полиолефины, (мет)акриловые смолы, их комбинации и тому подобное. Акриловые латексные эмульсии являются предпочтительными, в том числе, например, полиуретановые дисперсии (PUD), полностью акриловые эмульсии, стирол-акриловые эмульсии и дисперсии алкидных смол, модифицированных акриловым соединением. В одном аспекте, стирол-акриловые эмульсии являются предпочтительными. Их количество может быть выбрано из широкого диапазона, уравновешивая проблемы совместимости и производительность покрытия, с точки зрения устойчивости к коррозии и термостойкости. В предпочтительном аспекте первая водная композиция покрытия содержит приблизительно до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 50 мас.%, более предпочтительно приблизительно от 15 до 40 мас.% и наиболее предпочтительно приблизительно от 20 до 30 мас.% акриловой латексной эмульсии, исходя из общей массы смолистых компонентов в первой водной композиции покрытия.

Количество первого смолистого компонента в первой воднойкомпозиции покрытия может быть выбрано из широкого диапазона. Как правило, если количество смолистого компонента слишком низкое, то может быть сложно образовывать пленку, более сложно образовать пленку, которая имеет достаточную адгезию к подложке, пленка может иметь недостаточную устойчивость к коррозии или другую производительность, и/или тому подобное. Если использовать слишком много, то может быть сложнее составить пигментированную систему или может быть более сложно получить материал, который может быть нанесен на подложку. Уравновешивая такие проблемы, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит от приблизительно 10 до приблизительно 70 массовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 50 массовых процентов и наиболее предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 40 массовых процентов первого смолистого компонента, исходя из общей массы водной композиции покрытия.

Первый смолистый компонент находится в смеси с водным носителем. Как используют в данной заявке, «водный» означает, что, по меньшей мере, приблизительно 5 массовых процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 20 массовых процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 40 массовых процентов, и даже более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 60 массовых процентов, и даже 90 массовых процентов или более является водой, исходя из общей массы носителя. Наиболее предпочтительно, от приблизительно 85 до приблизительно 100 массовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 95 до приблизительно 99 массовых процентов является водой.

В дополнение к воде, водный носитель первой водной композиции покрытия необязательно может содержать один или более дополнительных, необязательных со-носителей. Со-носитель(ли) может быть использован для различных целей, в том числе помогает при образовании пленки и/или стабильной краски. Примеры приемлемых со-носителей включают бутилцеллозольв, спирт(ы), такой как бутанол, коалесцирующие агенты (например, сложный эфир спирта(ов), такой, как Eastman Texanol продукт и/или коалесцирующие агенты с низким содержанием VOC, например, описанные в патентах США №№6,762,230 и 7,812,079), гликолевый эфир(ы), их комбинации и тому подобное. Желательно, чтобы так называемые не содержащие VOC со-носитель(и) являлись предпочтительными.

Количество со-носителя, включенного в первую водную композицию покрытия, может изменяться в широком диапазоне. Количество(а), которое используют, будет зависеть от факторов, включающих тип со-носителя, с какой целью добавляется со-носитель, метод(ы) покрытия, который может быть использован для нанесения первой водной композиции покрытия на подложку, и тому подобное. В иллюстративных осуществлениях, первая водная композиция покрытия может содержать от приблизительно 0,3 массовых процентов до приблизительно 80 массовых процентов, желательно от 0,3 массовых процентов до приблизительно 15 массовых процентов, более желательно от приблизительно 1 до приблизительно 5 массовых процентов со-носителя(ей), исходя из общей массы со-носителя и воды, включенных в композицию.

В дополнение к первому смолистому компоненту и водному носителю, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит достаточное количество одного или более агентов CAS, чтобы обеспечить устойчивость к образованию натеков. Как используют в данной заявке, термин «агент CAS» относится к глинистому материалу или материалу на основе глины, которые могут быть включены в водную композицию покрытия в соответствии с настоящим изобретением в количестве, достаточном, чтобы водная композиция покрытия была устойчивой к образованию натеков до желаемой степени, когда она высыхает после нанесения в виде пленки на вертикальной подложке (т.е. не натекает в нежелательной степени). Например, агент CAS, используемый в данной заявке, относится к материалу, который может способствовать тому, чтобы водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяла Тесту на устойчивость к образованию натеков во влажном состоянии, описанному ниже в Примерах. Агент CAS может включать, в качестве основного компонента (по меньшей мере, 50 массовых процентов), силикатный минерал, имеющий слоистую кристаллическую структуру. Их примеры включают смектит, бентонит, монтмориллонит, сапонит, гекторит и тому подобное. Один предпочтительный глинистый материал включает бентонит. Эти глинистые минералы могут быть использованы индивидуально или в смеси двух или более их видов и, типично, гидрофильны и гигроскопичны.

Заявители обнаружили, что нетрадиционно высокий уровень агентов CAS может предотвратить водную композицию покрытия от образования натеков при высыхании в относительно влажной среде, но не влияя на вязкость и/или не влияя на время высыхания и/или не зависимо от pH композиции покрытия в чрезмерной степени. Повышение уровня агентов CAS выше обычных уровней является нелогичным, потому что агенты CAS, как известно, увеличивают вязкость и могут быть гигроскопичными. Более того, эффективность агентов CAS во влажной среде выделяется тем фактом, что повышение уровней неглинистых загустителей (например, ассоциативных загустителей) не улучшает устойчивость к образованию натеков во всем диапазоне влажности. Следует отметить, что включение одного или более агентов CAS в первую водную композицию покрытия согласно настоящему изобретению может обеспечить приемлемую устойчивость к образованию натеков во влажной среде, а также в относительно сухой среде.

Один или более агентов CAS могут присутствовать в количестве, которое может предотвратить покрытие водной композиции на вертикальной подложке от образования натеков при высыхании в средах и условиях с различной влажностью. В некоторых осуществлениях высушивающая среда имеет влажность в диапазоне от 50 до 99 процентов относительной влажности, более типично в диапазоне от 50 до 90 процентов относительной влажности. Как используют в данной заявке, «относительная влажность» может быть выражена как отношение парциального давления паров воздуха к парциальному давлению насыщенных паров воздуха при фактической температуре сухого термометра. Относительная влажность при парциальном давлении выражается следующим образом:

φ=(P_w/P_ws)*100%

где

φ = относительная влажность (%)

p_w = парциальное давление паров

p_ws = парциальное давление насыщенных паров при фактической температуре сухого термометра

Агенты CAS, полезные в настоящем изобретении, могут быть природными или синтетическими, и могут или не могут быть модифицированы, например, модифицированная глина. Как используют в данной заявке, «модифицированная глина» относится к глине, поверхность которой химически была изменена. Модифицированные глинистые минералы хорошо известны, их примеры описаны в патенте США №7,109,257 (Lorah et al.) и патентной публикации США. №2009/0098169 (Ootake et al.). Предпочтительная модифицированная глина включает органически модифицированную глину. Органически модифицированная глина может также упоминаться как «органоглина». Как используют в данной заявке, «органически модифицированная глина» или «органоглина» обозначает катион-модифицированную глину, полученную из глинистого минерала, обычно из группы смектитов, например, бентонита, монтмориллонита, гекторита, сапонита и т.п., заменив неорганические заменяемые катионы, как правило, катионы щелочных или щелочноземельных металлов, которые встречаются в природном глинистом минерале, на органические катионы, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один углеводородный радикал, который имеет достаточное количество атомов углерода (например, ионы четвертичного алкиламмония). Органоглины с широким диапазоном характеристик смачивания поверхности (например, гидрофобные или гидрофильные) были описаны в литературе. Гидрофильные органоглины обычно получают путем использования ониевого ионного обмена, например, полиэфир замещенных четвертичных аммониевых. соединений. Эти органоглины диспергируются в системах на водной основе и могут быть использованы для контроля реологии в продуктах, таких как латексные краски. Предпочтительная органоглина включает бентонит, который был модифицирован четвертичными аминами. Органически модифицированные глины хорошо известны, их пример описан в патенте США №4,743,305 (Doidge et al.).

Различные агенты CAS для использования в настоящем изобретении являются коммерчески доступными. Например, приемлемый агент CAS для использования в настоящем изобретении является коммерчески доступным под торговой маркой BENTONE® LT от Elementis Specialties, Inc Hightstown, NJ. BENTONE® LT представляет собой гидрофильный органоглинистый материал и представляет собой комбинацию из гидроксиэтилцеллюлозы и бентонитовой глины.

В некоторых осуществлениях, было обнаружено, что ассоциативные загустители не работают хорошо, чтобы способствовать предотвращению образования натеков первой водной композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением во влажных средах (например, они могут увеличить время высыхания до чрезмерной степени). Как используют в данной заявке, «ассоциативный загуститель» относится к любому гидрофобно модифицированному водорастворимому полимеру, способному взаимодействовать в водном растворе с самим собой и с другими видами. Включение гидрофобной модификации увеличивает способность водорастворимого полимера загущать воду или взаимодействовать с другими гидрофобными видами и поверхностями. Эти другие гидрофобные виды включают, но не ограничиваясь приведенным, гидрофобные поверхностно-активного вещества, поверхность латексной частицы, гидрофобную поверхность пигментов, или любой другой компонент композиции покрытия на водной основе. Примеры ассоциативных загустителей включают неионные уретаны, полиэфирные полиуретановые мочевины, акрилатные полимеры, эфиры целлюлозы, полиэтиленгликоль и их комбинации. В одном аспекте первая водная композиция покрытия, описанная в данной заявке, в данной заявке по, существу свободна от ассоциативных загустителей, где «по существу свободна от» относится к количеству менее, чем приблизительно 5 мас.% от общей массы первой водной композиции покрытия.

Как уже упоминалось, хотя агенты CAS (например, гидрофильная глина и/или модифицированная глина) предпочтительно присутствуют в нестандартно высоких уровнях, время, которое требуется для существенного высыхания первой водной композиции покрытия, не будет подвергнуто ненадлежащему воздействию. Время высыхания, как известно в данной области техники, представляет собой время, необходимое для того, чтобы композиция стала сухой «на ощупь». В некоторых осуществлениях первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может высохнуть в течение периода времени в диапазоне от 10 до 45 минут при относительной влажности от 50 до 90 процентов при 25°C, предпочтительно от 15 до 30 минут при относительной влажности от 50 до 90 процентов при 25°C.

Чтобы обеспечить приемлемую устойчивость к образованию натеков во влажной среде в соответствии с настоящим изобретением, один или более агентов CAS присутствуют в количестве более, чем 1 фунт (0,12 кг), более, чем 1,25 фунта (0,15 кг), более, чем 1,5 фунта (0,18 кг), более, чем 2,0 фунта (0,24 кг), более, чем 2,5 фунта (0,30 кг), более, чем 3,0 фунта (0,36 кг) или даже более, чем 4,0 фунта (0,48 кг) на 100 галлонов (на 100 л) водноой композиции покрытия. Типичные диапазоны включают от 1,5 фунтов до 15 фунтов (от 0,18 до 1,8 кг), от 2,0 до 5,0 фунтов (от 0,24 до 0,60 кг) или даже от 2,5 до 4,0 (от 0,30 до 0,48 кг) фунтов на 100 галлонов (на 100 л) водной композиции покрытия.

Чтобы обеспечить приемлемую устойчивость к образованию натеков во влажной среде в соответствии с настоящим изобретением, один или более агентов CAS имеют размер частиц менее двух микрометров, предпочтительно в диапазоне от 0,05 до 2 микрометров. Размер частицы относится к диаметру частицы глины (диаметр нерегулярного объема представляет собой наибольшее расстояние между двумя точками на ее поверхности).

«Устойчивость к образованию натеков» первой водной композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением относится к гидравлическому сопротивлению первой водноой композиции покрытия. В приведенном в данной заявке описании, устойчивость к образованию натеков измеряют в соответствии с тестом на устойчивость к образованию натеков, описанным в данной заявке ниже, хотя обычно ее измеряют со ссылкой на метод ASTM D4400. В некоторых осуществлениях первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением имеет значение устойчивости к образованию натеков, измеренную согласно тесту на устойчивость к образованию натеков в среде, имеющей влажность более, чем 65 процентов относительной влажности, по меньшей мере, 6 мил (0,015 см), предпочтительно, по меньшей мере, 8 мил (0,02 см), предпочтительно, по меньшей мере, 10 мил (0,025 см), и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 12 мил (0,03 см). Желательно, чтобы первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением имела значение устойчивости к образованию натеков, измеренную согласно тесту на устойчивость к образованию натеков в среде, имеющей влажность более, чем 50 процентов относительной влажности в диапазоне от 8 мил (0,02 см) до 16 мил (0,04 см).

Как уже упоминалось, даже если агент(ы) CAS присутствуют в нетрадиционно высоких уровнях, это не влияет на вязкость первой водной композиции покрытия в чрезмерной степени (например, при хранении). Неожиданно, использование агента(ов) CAS может позволить водной композиции покрытия иметь стабильную вязкость. В качестве примера стабильной вязкости, вязкость не изменяется более, чем на +/-20% (предпочтительно +/-10%, +/-5% или даже +/-2%) при хранении при температурах в диапазоне от приблизительно 25°C до приблизительно 49°C. «Вязкость по Стормеру» относится к измерению вязкости в единицах Кребса на вискозиметре Стормера. Вязкости по Стормеру определяют в соответствии с методом ASTM D562. В определенных осуществлениях первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением имеет вязкость в диапазоне от 50 до 90 единиц Кребса при 25°C, предпочтительно от 60 до 70 единиц Кребса при 25°C.

Кроме того, как уже упоминалось, pH первой водной композиции покрытия предпочтительно не влияет на функциональность агента(ов) CAS в чрезмерной степени. «pH» водной композиции покрытия представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов. В определенных осуществлениях первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением имеет pH в диапазоне от 4 до 9, более предпочтительно от 4,5 до 7,5 и наиболее предпочтительно от 5 до 7 в течение, по меньшей мере, части периода времени, в течение которой композиция покрытия высыхает.

Предпочтительно, включение агентов CAS в нестандартно высоких уровнях в первую водную композицию покрытия не влияет на стабильность в течение срока службы в чрезмерной степени. Как используют в данной заявке, «стабильность в течение срока службы» означает, что водная композиция покрытия имеет вязкость и/или устойчивость к образованию натеков, которая по существу не изменится в течение периода времени, типичному периоду срока хранения и температуры. В иллюстративных осуществлениях первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением имеет стабильность в течение срока службы, по меньшей мере, четыре месяца, предпочтительно, по меньшей мере, шесть месяцев. Стабильность в течение срока службы может быть измерена путем размещения водной композиции покрытия в закрытом контейнере в «термокамере» при 120°F (49°C) в течение 14 дней. Предпочтительно, чтобы вязкость и/или устойчивость к образованию натеков не изменялась более, чем на 20% через 14 дней при 49°C, предпочтительно не более, чем на 10%, 5% или даже 2% через 14 дней при 49°C.

В дополнение к первому смолистому компоненту, водному носителю и одному или более агентам CAS, один или более дополнительных ингредиентов, необязательно могут быть включены в первую водную композицию покрытия. При выборе дополнительных ингредиентов, желательно сделать выбор, который минимизирует риск распада хлорированной смолы(ол). Например, было распространено в некоторых обычных композициязх покрытий на основе PVDC включение Zn-содержащих ингредиентов. Примеры включают цинк, соли цинка и/или оксид цинка. Такие Zn-содержащие ингредиенты могут предоставить много преимуществ. Эти преимущества включают устойчивость к коррозии, защиту от мгновенной коррозии или т.п.

Такие композиции, однако, могут способствовать распаду хлорированных смол, особенно при повышенных температурах выше приблизительно 140°F (60°C). Не желая быть связанными, считают, что такой распад может произойти потому, что некоторые металлы и виды, содержащие металлы, такие как, например, цинк, железо, олово и т.п., способны катализировать дегидрохлорирование хлорированной смолы, если смола подвергается воздействию высоких температур. Распад может снизить качество полученного покрытия и может привносить проблемы, такие как образование пузырей, шелушение, растрескивание и т.п. Другие переходные металлы, такие как железо, олово и т.п., также могут иметь аналогичную каталитическую активность и могут вызывать аналогичный распад.

В некоторых осуществлениях, в которых каталитически активные металлы или виды, содержащие металлы, (например, Zn или Zn-содержащие виды) и т.п., могут присутствовать в первой водной композиции покрытия, использование смешанных металлов может снизить каталитическую активность и способствовать стабилизации композиций. Например, стабилизация смешанных металлов может происходить в системах, включающих комбинации барий/цинк, кальций/цинк, барий/кальций/цинк, и тому подобное. В аспекте, при стабилизации системы смешанных металлов, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит приблизительно 25 мас.% Zn, более предпочтительно приблизительно от 10 мас.% до 20 мас.% Zn, и наиболее предпочтительно, приблизительно от 5 мас.% до 15 мас.% Zn.

В некоторых осуществлениях, определенные формы каталитических металлов или видов, содержащих каталитические металлы, могут быть пассивированы или инкапсулированы, таким образом, что каталитическое дехлорирование смолы металлом предотвращено или существенно уменьшено. Такие виды могут быть включены в первую водную композицию, не вызывая значительного дехлорирования. Приемлемые виды включают, без ограничения, некоторые соли Zn, включая растворимые, такие как Zn(NO₃)₂, ZnSO₄ и тому подобное, например. В аспекте, когда они присутствуют в первой водной композиции покрытия, Zn-содержащие виды присутствуют в количестве предпочтительно от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 15 мас.%, более предпочтительно от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 10 мас.% и наиболее предпочтительно от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 5 мас.%.

Даже с возможностью стабилизации, желательно в некоторых осуществлениях ограничить или даже, по меньшей мере, по существу исключить ингредиенты из первой водной композиции покрытия, которые могут включать металлы, такие как цинк, который может быть каталитически активным по отношению к распаду хлорированных смол. Исключение таких каталитически активных металлов особенно желательно, если полученное покрытие, как ожидается, подвергается воздействию более высоких температур в течение его срока службы, так как металлы имеют тенденцию быть более активными при более высоких температурах. Действительно, было обнаружено, что исключение цинка и цинк-содержащих композиций из различных источников, включая из наполнителей, ингибиторов мгновенной коррозии, пигментов и других добавок в первой водной композиции покрытия значительно повышает термостойкость PVDC смолистого материала(ов) и значительно снижает склонность полученных покрытий к образованию пузырей, шелушению и растрескиванию. Соответственно, поскольку некоторые металлы, такие как Zn, могут способствовать распаду хлорированных смол при повышенных температурах, может быть желательно выбрать ингредиенты, которые имеют минимальное количество, если таковые имеются, каталитически активных металлических загрязняющих примесей, в частности, когда термостойкость желательна. В одном аспекте, если термостойкость желательна, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит не более, чем приблизительно 10 мас.% Zn, более предпочтительно не более, чем приблизительно 7 мас.% Zn, и наиболее предпочтительно не более, чем приблизительно 5 мас.% Zn.

Имея такие принципы отбора в виду, один или более дополнительных ингредиентов могут быть включены в первую водную композицию покрытия. Например, ингредиенты, используемые для составления композиции покрытия в соответствии с данным изобретением необязательно могут включать один или более улавливателей HCl. Улавливатель(и) HCl полезным образом улавливает свободную HCl, чтобы помочь ингибированию дальнейшего распада PVDC смолы. Предпочтительные улавливатели HCl включают эпокси-функциональные молекулы, ингибиторы мгновенной коррозии, диенофилы, антиоксиданты, соединения хелатирующих металлов, изоцианатные соединения, органические соединения серы и тому подобное, дополнительно описаны в находящейся одновременно на рассмотрении заявке патентообладателя под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ВЛАГОСТОЙКОСТЬЮ И ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ, поданной одновременно с данной заявкой.

Также может быть желательным включать один или более антикоррозионных агентов в композицию, чтобы способствовать дальнейшей защите нижележащей подложки и полученного покрытия(ий) от коррозии. Некоторые из них основаны на тяжелых металлах, таких, как Pb или Cr. Другие приемлемые экологически чистые материалы включают барий, кальций, фосфосиликат, титанат кальция, силикат кальция (например, кальциевый ионно-обменный аморфный кремнезем), конденсированный фосфат кальция, трифосфат алюминия и тому подобное. Трифосфат алюминия является предпочтительным. Широкое разнообразие таких пигментов являются коммерчески доступными. Один коммерчески доступный пример доступен под торговым обозначением SHEILDEX АС-5 от Grace Davison.

Когда термостойкость желательна, дополнительный антикоррозионный агент(ы) должен быть выбран таким образом, чтобы значительные количества каталитически активных металлов были исключены (или иначе пассивированны), что имеет тенденцию способствовать распаду хлорированной смолы. Например, некоторые коммерчески доступные трифосфаты алюминия часто смешивают с оксидом цинка, в то время как другие трифосфаты алюминия, как правило, по существу свободны от цинка. Смешанный трифосфат алюминия может быть приемлемым для нанесений, в которых полученное покрытие не будет вероятно претерпевать воздействия относительно высоких температур в течение срока службы. Однако, если покрытие вероятно будет претерпевать воздействие высоких температур, трифосфат алюминия, который по существу свободен от каталитически активных металлов, таких, как Zn, может быть желательно использован.

Количество используемых антикоррозионных агентов может изменяться в широком диапазоне. Если используют слишком мало, защита от коррозии может быть меньшей, чем хотелось бы. Использование слишком большого количества не может обеспечить адекватную дополнительную защиту по сравнению с использованием меньших количеств. Уравновешивая такие проблемы, использование от приблизительно 1 до приблизительно 20 массовых частей, более предпочтительно от 2 до 15 массовых частей таких агентов на приблизительно 100 массовых частей твердых частиц покрытия будет приемлемым. В одном иллюстративном осуществлении, использование приблизительно 5 массовых частей трифосфата алюминия свободного от цинка на 100 массовых частей твердых частиц покрытия будет приемлемым.

Желательно включить достаточное количество одного или более наполнителей, модификаторов или пигментов (в дальнейшем «наполнители») в первую водную композицию покрытия для дальнейшего улучшения защиты от коррозии и/или чтобы обеспечить оптимальную проницаемость через покрытие после нанесения на металлическую подложку. Кроме того, наполнители могут быть использованы в качестве загустителей, чтобы помочь уменьшить вспенивание и чтобы помочь улучшить устойчивость к образованию натеков композиции покрытия.

Не будучи связанными теорией, полагают, что конкретные свойства наполнителя, включая поглощение масла, форму частиц, размер частиц, аспектовое соотношение, пористость, обработку поверхности, ионные влияния и т.п., могут вносить вклад в устойчивость к коррозии покрытия. Поверхностно-активные вещества в первой композиции покрытия и концентрация смолы могут также влиять на выбор соответствующего наполнителя или смеси наполнителей.

Приемлемые наполнители для использования с первой водной композицией покрытия включают нерастворимые соединения одного или более из Be, Mg, Са, Sr, Ва, Al, Ti, переходных металлов, лантанидных металлов, актинидных металлов, Si, Ge, Ga, Sn, Pb, их комбинаций или смесей и тому подобное. Нерастворимые соединения включают сульфаты, гидроксиды, карбиды, нитриды, оксиды, оксинитриды, оксикарбиды, силикаты и/или карбонаты. Конкретные осуществления таких наполнителей включают тальк, СаСО₃, BaSO₄, силикат алюминия, гидроксид алюминия, слюду, кремнезем (как стеклянные бусины, например), волластонит, каолин, хлорит, доломит, их смеси или комбинации вышеуказанных и т.п. BaSO₄, СаСО₃, доломит и волластонит являются предпочтительными. В одном аспекте первый водная композиция покрытия содержит смесь двух или более наполнителей.

В одном аспекте, наполнители, используемые с первой водной композицией покрытия, включают частицы непластинчатой формы (например, узелковой, игольчатой, сферической) и частицы пластинчатой формы (например, плоской, ламеллярной). Примеры пигментов с частицами пластинчатой формы включают, без ограничения, слюду, тальк, хлорит, их смеси и тому подобное. Примеры пигментов с частицами непластинчатой формы включают, без ограничения, нерастворимые сульфаты, карбиды, нитриды, оксинитриды, оксикарбиды, оксиды и/или карбонаты Be, Mg, Са, Sr, Ва, Al, Ti, переходных металлов, металлов лантанидной серии, металлов актинидной серии, Si, Ge, Ga, Al, Sn, Pb, их комбинации и тому подобное.

В осуществлении, приемлемые наполнители выбирают на основе поглощения масла. В предпочтительном аспекте первая водная композиция покрытия включает приемлемый наполнитель или комбинацию двух или более наполнителей, имеющих поглощение масла не более, чем приблизительно 50 г масла на 100 г общей массы, предпочтительно приблизительно от 5 до 40 г/100 г, более предпочтительно приблизительно от 10 до 30 г/100 г, и наиболее предпочтительно приблизительно от 15 до 20 г/100 г согласно измерениям в соответствии с ASTM D281 (Стандартный метод испытаний для поглощения масла пигментом при помощи соскребывания шпателем).

В осуществлении, приемлемые наполнители выбирают на основе аспектового соотношения частиц наполнителя. Не будучи связанными теорией, полагают, что более низкое аспектовое соотношение обеспечивает превосходную защиту от коррозии и адгезию к металлической подложке. Не желая быть связанными теорией, аспектовое соотношение конкретного наполнителя может вносить вклад в поглощение масла наполнителем, т.е. наполнитель с более низким аспектовым соотношением может демонстрировать низкое поглощение масла. Поглощение масла может также зависеть от размера частиц и/или любого параметра, который влияет на площадь поверхности частиц наполнителя.

В аспекте, наполнители с частицами непластинчатой формы могут быть использованы в комбинации с наполнителями с частицами пластинчатой формы. Массовое соотношение пигментов непластинчатой формы и пигментов пластинчатой формы может изменяться в широком диапазоне. В иллюстративных осуществлениях, это соотношение может быть в диапазоне от приблизительно 1:50 до 50:1, предпочтительно от приблизительно 1:10 до приблизительно 10:1; более предпочтительно от приблизительно 1:3 до приблизительно 3:1. Например, в одном осуществлении первая водная композиция покрытия содержит приблизительно 14,5 массовых процентов относительно закругленных частиц BaSO₄ и приблизительно 14,5 процентов по массе частиц слюды пластинчатой формы, исходя из общей массы твердых частиц покрытия.

В осуществлении, первая водная композиция содержит достаточное количество частиц наполнителя таким образом, что покрытие, полученное из первой композиции покрытия содержит от приблизительно от 1 до 40 об.%, предпочтительно от 5 до 30 об.%, и более предпочтительно приблизительно от 10 до 25 об.%, исходя из общего объема сухого покрытия или объемной концентрации (PVC) пигмента (например, наполнителя). Не будучи связанными теорией, полагают, что объемная концентрация пигмента играет важную роль в устойчивости к коррозии первой водноой композиции покрытия. При оптимальной объемной концентрации пигмента, частицы наполнителя могут привести к изменению поверхностной энергии первоой водноой композиции покрытия таким образом, который влияет на прохождение паров воды, миграцию поверхностно-активных веществ и устойчивость к коррозии пленки первоой композиции покрытия, сформированной на подложке.

Широкий диапазон методов может быть использован для получения первой водной композиции покрытия из желаемых ингредиентов. В соответствии с иллюстративным методом, первый смолистый компонент остается, в то время как другие ингредиенты объединяют и смешивают до гомогенного состояния. Затем оставшуюся первую смолу добавляют к смеси с последующим перемешиванием до гомогенного состояния.

Согласно другому методу, первый водный соства покрытия может быть выполнен путем изначальной дисперсии одного или более агентов CAS в водном носителе, в условиях, эффективных таким образом, что один или более агентов CAS образуют водную дисперсию, и не образуют агломераты в чрезмерной степени. Предпочтительно, аммиак может быть добавлен в количестве, достаточном, чтобы способствовать дисперсии агентов CAS таким образом, что агенты могут строить сетки и обеспечивать приемлемую устойчивость к образованию натеков во влажной среде. После получения водной дисперсии, водную дисперсию затем можно смешивать со смолистым компонентом с формированием водной композиции покрытия.

В некоторых осуществлениях, чтобы способствовать обеспечения приемлемой устойчивости к образованию натеков во влажной среде, могут быть выполнены модификации в распылительной камере и/или печи для отверждения/высушивания, в которой композицию покрытия наносят и отверждают на поверхности подложки. В аспекте распылительную камеру и/или систему печей модифицируют, чтобы включить систему удаления и замены воздуха. Система печей для высушивания покрытий, наносимых на пятисторонние грузовые контейнеры, описана в находящейся одновременно на рассмотрении заявке США заявителей №12/837,833, под названием СИСТЕМА И СПОСОБ ВЫСУШИВАНИЯ ПЯТИСТОРОННИХ КОНТЕЙНЕРОВ, поданной 16 июля 2010 года.

Системы замены воздуха заменяют воздух, выпускаемый из промышленных и коммерческих зданий или распылительных камер на свежий, подогреваемый внешний воздух (нагретый или нет) с поддержанием постоянной температуры отходящего воздуха независимо от температуры входящего воздуха и температуры внешнего воздуха. Системы замены воздуха пополняют равное количество свежего воздуха на каждый кубический фут воздуха, выпускаемого или удаляемого из распылительной камеры или печи.

Типично, система выпуска распылительной камеры будет удалять значительные количества воздуха во время работы. Типичная 10′×8′×6′ (3,05 м × 2,4 м × 1,8 м) распылительная камера может выпускать более 8000 кубических футов (226,5 м³) воздуха в минуту. Если замещающий воздух втягивается непосредственно снаружи, этот объем может быть достаточным для охлаждения внутренней части здания и отрицательно скажется на качестве покрытий. Система замены воздуха, в том числе системы вентиляционных замен, обеспечивают кондиционированный и отфильтрованный воздух в распылительную камеру, и тем самым минимизируют колебания температуры. Любые твердые частицы, которые негативно влияют на качество конечного покрытия, также предпочтительно удаляются такой системой замены воздуха.

В случае распылительной камеры под давлением, замену воздуха вводят непосредственно в распылительную камеру, устраняя необходимость в воздухе, который можно втянуть снаружи. Это обеспечивает больший контроль температуры и качества фильтрации в среде распылительной камеры, тем самым значительно улучшая качество покрытия и устраняя проблемы, связанные с образованием натеков во влажной среде или в среде с переменной температурой.

В аспекте, система замены воздуха разработана с переменной скоростью привода/двигателя и пакетом амортизаторов для отвода либо 140°F (60°C) или 160°F (71°C) воздуха ускоренного цикла отверждения или высушивания. Эта конструкция уменьшает воздушный поток на 50% в течение фазы высушиванияи и использует внешний воздух для обеспечения постоянной замены влажного воздуха, который формируется в печи при высушивании системы покрытия на водной основе согласно настоящему изобретению.

Система замены воздуха, описанная в данной заявке, может также включать систему авто-баланса с частотно-регулируемым приводом для автоматической регулировки потока воздуха из вытяжной вентилятора(ов), чтобы обеспечить надлежащий баланс камеры, как во время нанесения в распылительной камере, так и во время стадии высушивания в печи.

Кроме того, система вентиляционной замены может быть выполнена с устройством рециркуляции, которое включает переменную скорость привода/двигателя и пакет амортизаторов для отвода либо 140°F (60°C) или 160°F (71°C) воздуха для ускоренного высушивания в печи. Устройство рециркулирует до 80% воздуха, в то время как выпускает 20% в атмосферу. Такая конструкция предоставляет эффективность энергии путем рециркуляции нагретого воздуха, и таким образом требует меньше энергии для нагревательного элемента.

В некоторых осуществлениях, чтобы помочь обеспечить устойчивость к образованию натеков во влажной среде, температура и влажность воздуха, поступающего в распылительную камеру и/или сушильную печь может изменяться. Желательно контролировать влажность путем нагревания, охлаждения, увлажнения и осушения воздуха, который поступает в распылительную камеру или печь. Степень необходимого нагрева, охлаждения, увлажнения или осушения будет зависеть от температуры и влажности воздуха на входе в распылительную камеру или печь.

В аспекте, где воздух, поступающий в распылительную камеру, более холодный и содержит меньше влаги (то есть имеет более низкую относительную влажность), чем необходимо, входящий воздух нагревается с использованием обычных средств, например, таких, как газ, методы электрического нагревания или нагревания паром. Влагу затем вводят в теплый воздух через распределители пара или распыленную/сжатую воду, которая может поглощаться воздухом.

В аспекте, где воздух, поступающий в камеру, теплее и имеет высокую относительную влажность, входящий воздух охлаждается до необходимой точки росы воздуха, и тепло вводят путем нагревания воздуха с помощью обычных средств, например, с использованием газа, методов электрического нагревания или нагревания паром. Затем воздух охлаждают с помощью обычных средств, например, охлажденного водяного змеевика или испарительного охлаждения. Этот процесс удаляет влагу из системы и снижает температуру воздуха в распылительной камеры и/или сушильной печи.

Другие обычные методы высушивания подогретого или увлажненного воздуха в распылительной камере и/или сушильной печи могут быть использованы. Например, система осушения при помощи осушителя может быть использована, где осушитель устанавливают на вращающемся колесе, и когда колесо поворачивается, осушитель поочередно проходит через входящий обрабатывающий воздух, когда влага адсорбируется, а затем через зону регенерации, где осушитель высушивается (например, с помощью газовой горелки прямого нагрева или водяного/парового змеевика непрямого нагрева) и влага выталкивается. Процесс продолжается, так как колесо с осушителем поворачивается. Система осушителей может включать твердый осушитель, жидкий осушитель, или их комбинации.

Композицияа в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для формирования грунтовочных покрытий (или DTM покрытий), имеющих широкий диапазон толщины сухой пленки. В иллюстративных осуществлениях грунтовочные покрытия имеют толщину сухой пленки в диапазоне от приблизительно 20 микрометров до приблизительно 200 микрометров, предпочтительно от приблизительно 25 микрометров до приблизительно 150 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 40 микрометров до приблизительно 130 микрометров, более предпочтительно приблизительно 50 микрометров. В иллюстративных осуществлениях DTM покрытия имеют толщину сухой пленки в диапазоне от приблизительно 25 микрометров до приблизительно 200 микрометров, предпочтительно от приблизительно 40 микрометров до приблизительно 150 микрометров и более предпочтительно от приблизительно 60 микрометров до приблизительно 100 микрометров.

В дополнение к первой водной композиции покрытия, системы покрытий в соответствии с настоящим изобретением необязательно дополнительно содержат дополнительный ингредиент(ы), включая, по меньшей мере, вторую водную композицию покрытия. Примечательно, что вторая водная композиция покрытия представляет верхние покрытия на водной основе с повышенной совместимостью для нижележащих базовых покрытий, включающих хлорированные смолы. Второй смолистый компонент содержит, по меньшей мере, одну смолу, которая предпочтительно включает кислотную функциональную группу (или ее соль и/или сложный эфир), в комбинации с одним или более пигментом, которые в совокупности присутствуют в значительных количествах, как описано в данной заявке ниже. Приемлемая смола(ы) для использования во второй водной композиции может быть ациклической, неароматической циклической, разветвленной, линейной, алифатической или ароматической. Предпочтительно, по меньшей мере, часть пигмента включает пигменты пластинчатой формы. Желательно, чтобы по меньшей мере одна смола, используемая во второй водной композиции покрытия, представляла собой пленкообразующую смолу либо отдельно, или в сочетании с еще одним признаком, таким как коалесцирующие средства и/или нагревания. Когда эти вторые водные композиции покрытия наносят на нижележащие покрытия, включающие хлорированную смолу(ы), например, верхние покрытия показывают меньшее образование пузырей, меньшее шелушение, большую прочность и улучшенную адгезию.

Вторая водная композиция покрытия может быть однофазным раствором, в котором один или более ингредиентов, включая, по меньшей мере, второй смолистый компонент, по существу полностью диспергированы в водном носителе. Альтернативно, композиции покрытий могут содержать две или более фаз. Композиции, содержащие две или более фаз, могут быть в виде дисперсий, таких как дисперсия, в которой одна или более фаз диспергированы в непрерывной фазе другого материала и/или фазы. Многие дисперсии находятся в виде суспензий в том числе, но не ограничиваясь приведенным, коллоидных суспензий. В некоторых осуществлениях, композиции покрытий находятся в виде латекса или эмульсии, содержащей полимерные микрочастицы, диспергированные в водном носителе. Некоторые композиции могут быть водоразбавляемыми.

Кислотная функциональная группа смолы (если таковая имеется) может быть подвешена непосредственно к каркасу полимера или может быть связана с каркасом с помощью приемлемой связывающей группы. Примеры приемлемой кислотной функциональной группы включают карбоновую кислоту, сульфоновую кислоту, фосфоновую кислоту, их комбинации и тому подобное. Широкое разнообразие противо-катионов может быть использовано в тех осуществлениях, в которых кислотную группу поставляют в виде соли. Примеры таких катионов включают Na⁺, Li⁺, NH₄⁺, K⁺, их комбинации, и тому подобное. В предпочтительных осуществлениях, кислотная функциональная группа включает -C(O)ONH₄⁺. Предпочтительно, когда композиции покрытий, включающие эти фрагменты, высыхают, высушенные покрытия высвобождают аммиак, оставляя -С(O)ОН функциональную группу в высушенном покрытии.

В иллюстративных осуществлениях, приемлемый сополимер получают из реагентов, включающих (a) по меньшей мере, один ароматический реагент, в том числе подвешенную свободнорадикально полимеризуемую функциональную группу, (b) по меньшей мере, один свободнорадикально полимеризуемый реагент, имеющий подвешенную кислотную функциональную группу (или его соль или сложный эфир) и (c) необязательно, по меньшей мере, один другой реагент сополимеризации со свободнорадикально полимеризуемой функциональной группой. Такие реагенты часто представляют собой мономеры, олигомеры и/или смолы.

Примеры реагента (a) включают стирол, альфа-метилстирол, трет-бутил стирол, 1,3-диизопропенилбензол, 2,4,6-триметилстирол, 2,4-диметилстирол, 2,4-дифенил-4-метил-1-пентен, 2,5-диметилстирол, 2-винилнафталин, 3-метилстирол, 4-бензилокси-3-метоксистирол, 9-винилантрацен, α,2-диметилстирол, их комбинации, и тому подобное. Они могут быть замещенными или незамещенными. Иллюстративные осуществления смолы включают от приблизительно 10 до приблизительно 70 массовых частей реагента(ов) (a) на приблизительно 100 массовых частей реагентов, используемых для формирования смолы.

Примеры реагента (b) включают ненасыщенне или другие свободнорадикально полимеризуемые кислоты. Во многих осуществлениях, реагент (b) обеспечивается одной или более карбоновыми кислотами или их ангидридами, имеющими одну или более кислотных групп. Примеры включают (мет)акриловую кислоту, сорбиновую кислоту, малеиновый ангидрид, малеиновую кислоту, кротоновую кислоту, итаконовую кислоту, коричную кислоту, пальмитолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, линолевую кислоту, арахидоновую кислоту, бензойную кислоту, фумаровую кислоту, их комбинации, и тому подобное. Иллюстративные осуществления смолы включают от приблизительно 2 до приблизительно 20 массовых частей реагента(ов) (b) на приблизительно 100 массовых частей реагентов, используемых для формирования смолы. Предпочтительно, кислотная функциональная группа необычно высокая, так что один или более кислотных функциональных реагентов включены в смолу, составляя, по меньшей мере, 3 массовых процента, по меньшей мере, 4 массовых процента, по меньшей мере, 5 массовых процентов, и до 10, или 15 или 20 массовых процентов от общей массы всех реагентов, используемых для получения смолы.

Примеры реагента (c) включают сложные виниловые эфиры, виниловые эфиры, лактамы, такие как N-винил-2-пирролидон, (мет)акриламид, N-замещенный (мет)акриламид, октил(мет)акрилат, нонилфенол этоксилат (мет)акрилат, изононил(мет)акрилат, 1,6-гександиол(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат, 2-(2-этоксиэтокси) этил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, бета-карбоксиэтил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат; изобутил(мет)акрилат, циклоалифатический эпоксид, альфа-эпоксид, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, (мет)акрилонитрил, малеиновый ангидрид, итаконовая кислота, изодецил(мет)акрилат, додецил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, метил(мет)акрилат, гексил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, N-винилкапролактам, стеарил(мет)акрилат, гидрокси функциональный капролактоновый сложный эфир (мет)акрилат, октодецил(мет)акрилат, изооктил(мет)акрилат, гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксиметил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат, гидроксиизопропил(мет)акрилат, гидроксибутил(мет)акрилат, гидроксиизобутил(мет)акрилат, тетрагидрофурфурил(мет)акрилат, их комбинации и тому подобное. Иллюстративные осуществления смолы включают от приблизительно 10 до приблизительно 80 массовых частей реагента(ов) (c) на приблизительно 100 массовых частей реагентов, используемых для формирования смолы.

Смола, используемая во вторых водных композициях может быть полимеризована с компонентами реагентов с использованием различных приемлемых методов полимеризации, которые в настоящее время известны или будут разработаны в будущем. Такие методы дополнительно описаны в патентной заявке США №11/560,329 (публикация 2007/0110981 А1 от 17 мая 2010 г.).

В некоторых осуществлениях, вторая водная композиция находится в форме латексной композиции. Латексная композиция может содержать однофазные и/или многофазные латексные полимеры. Предпочтительные однофазные латексные полимеры имеют температуру стеклования (Tg), по меньшей мере, -5°C, более предпочтительно, по меньшей мере, 15°C и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 25°C, и оптимально, по меньшей мере, 30°C. Предпочтительные однофазные латексные полимеры для использования имеют Tg менее, чем 75°C, более предпочтительно менее, чем 65°C и наиболее предпочтительно менее, чем 55°C. Tg может быть определена в практике в соответствии с настоящим изобретением с использованием методов дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

Предпочтительные многофазные латексные полимеры имеют от 10 до 50 мас.% жестких сегментов и от 50 до 90 мас.% мягких сегментов. Жесткий сегмент предпочтительно имеет Tg от 35 до 70°C, более предпочтительно от 35 до 130°C и мягкий сегмент предпочтительно имеет Tg от 0 до 30°C.

Также может быть выгодно использовать латексный полимер с градиентом Tg с использованием непрерывно изменяющейся подачи мономеров. Полученный полимер обычно имеют кривую ДСК, которая не проявляет точек перегиба Tg, и можно сказать, что имеет по существу бесконечное число Tg фаз. Например, можно начать с подачи мономера с высокой Tg, а затем в определенный момент после начала полимеризации подавать мономерный состав мягкой стадии с низкой Tg в подачу мономерного состава жесткой стадии с высокой Tg. Полученный многофазный латексный полимер будет иметь градиент Tg от высокого к низкому. В других осуществлениях может быть благоприятной подача мономерного состава жесткой стадии с высокой Tg в мономерный состав мягкой стадии с низкой Tg. Полимер с градиентом Tg также может быть использован в комбинации с полимерами с несколькими Tg.

В дополнение к свободнорадикально полимеризуемой смоле(ам), как описано в данной заявке, второй смолистый компонент необязательно может содержать один или более других видов смолистых компонентов. Примеры других смол включают полиуретаны, полиамиды, полиимиды, галогенированные полимеры, полисиликоны, сложные полиэфиры, алкиды, полиолефины, (мет)акриловые смолы, их комбинации и тому подобное.

Вторая водная композиция покрытия предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну смолу в комбинации с одним или более пигментами, которые в совокупности присутствуют в значительных количествах, как описано ниже. Один или более пигментов обычно добавляют во вторую водную композицию покрытия, чтобы помочь загущению композицию и/или обеспечить устойчивость к образованию натеков, а также улучшить процессы нанесения. Этот пигмент(ы) может быть органическим и/или неорганическим. Неорганические пигменты являются более предпочтительными. Пигменты могут иметь различные формы, такие как пластинчатые, игольчатые, продолговатые, округлые, сферические, нерегулярные, их комбинации и тому подобное.

Не желая быть связанными теорией, оптимальная нагрузка пигментов в верхних покрытиях, которые формируются из второй водной композиции покрытия, как полагают, обеспечивает производительность и полезные характеристики нанесения для системы покрытия. Например, вторая водная композиция покрытия желательно содержит достаточное количество содержания пигмента, таким образом, что полученное покрытие демонстрирует улучшенную совместимость с нижележащим грунтовочным покрытием. Не желая быть связанными теорией, эта улучшенная совместимость может предотвратить образование пузырей и потерю адгезии между грунтовочным слоем и слоем верхнего покрытия. Дополнительно, оптимальная нагрузка пигмента, как полагают, предотвращает захват воздуха, влаги и газов, которые могли бы приводить к возникновению воздушных пузырей при нанесении на подложку или вызвать образование пузырей и шелушение покрытия от подложки и/или грунтовки. Во многих отношениях, преимущества характеристик и нанесения противоречат тенденциям промышленности, и можно ожидать, что производительность должна быть уменьшена при повышенной нагрузке пигмента.

Во многих предпочтительных осуществлениях, вторая водная композиция покрытия содержит достаточное количество пигмента, то есть неорганических частиц пигмента, так что результирующее покрытие, полученное из второй водной композиции покрытия, содержит от приблизительно 15 до 85, предпочтительно приблизительно от 20 до 80, более предпочтительно приблизительно от 25 до 80 объемных процентов частиц, исходя из общего объема сухого покрытия. Эти частицы пигмента являются частицами несвязующего вещества, и отличны от пленкообразующих частиц (связующих веществ, например), которые по существу коалесцируют и помогают формировать часть матрицы связующего вещества в полученное покрытие. Таким образом, термин «несвязующее вещество» в отношении частиц пигмента означает, что частицы пигмента сохраняют, по меньшей мере, часть и предпочтительно по существу всю свою природу частиц, либо индивидуально, либо в виде агломератов или агрегатов. Предпочтительные частицы пигмента являются частицами несвязующего вещества, и по существу, не пленкообразующие в условиях, применяемых для формирования второй водной композиции покрытия. По мере того, как любые части таких частиц могут выступать из поверхности покрытия, эти выступающие части рассматривают как часть пигмента по объему с целью вычисления объемной концентрации пигмента (PVC) частиц в покрытии. Оптимальная нагрузка пигмента в композиции верхнего покрытия обеспечивает полезную производительность и характеристики нанесения для системы покрытия, снижение образования пузырьков воздуха во время нанесения и улучшение адгезии верхнего покрытия и грунтовки.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, часть содержания пигмента во второй водной композиции покрытия содержала одну или более частиц пигмента пластинчатой формы. Пластинчатые частицы обладают превосходными свойствами загущения, обеспечивают превосходную устойчивость к образованию натеков, а также способствуют высвобождению воздуха.

Примеры пигментов пластинчатой формы включают один или более из глины, таких как каолин, слюда, тальк их комбинации и тому подобное. Каолин преимущественно имеет меньшее влияние на глянец, чем многие другие частицы пластинчатой формы, которые полезны, когда желательны верхние покрытия с высоким глянцем.

Во многих осуществлениях, вторая водная композиция покрытия предпочтительно содержит приблизительно от 0 до 50 массовых частей, предпочтительно приблизительно 10 массовых частей, более предпочтительно приблизительно от 15 до 50 массовых частей, и наиболее предпочтительно до приблизительно 35 массовых частей частиц пластинчатой формы на 100 частей по массе от общей массы второй водной композиции покрытия.

Размер пластинчатых частиц, выраженный как средний объемный, может изменяться в широком диапазоне, от мелкоразмерных частиц до крупнозернистых частиц. В иллюстративных осуществлениях, пластинчатые частицы могут иметь размер в диапазоне от приблизительно 0,5 до 50 микрометров, предпочтительно приблизительно от 1 до 10 микрометров, более предпочтительно приблизительно от 3 до 5 микрометров. В аспекте, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 50 мас.%, более предпочтительно приблизительно 75 мас.% и наиболее предпочтительно приблизительно 95 мас.% частиц пластинчатой формы имеют размер в диапазоне от приблизительно 0,5 до 50 микрометров, предпочтительно приблизительно от 1 до 10 микрометров.

Желательно, чтобы все содержание пигмента второй водной композиции покрытия не все находилось в виде только частиц пластинчатой формы. Сами по себе пластинчатые частицы могут способствовать загущению композиции, и могут помочь улучшить устойчивость к образованию натеков и нанесение композиции покрытия. Тем не менее, слишком большое содержание пластинчатых частиц может стать барьером для влаги и захваченных газов в высушенном покрытии. Это может сделать более сложным высвобождение захваченного воздуха и/или захваченной влаги из покрытия в процессе производства и/или покрытия. Соответственно, в некоторых осуществлениях, пигменты второй водной композийии покрытия желательно включают, по меньшей мере, один вид частиц непластинчатой формы, использованных в комбинации с, по меньшей мере, одним видом частиц пластинчатой формы.

Широкое разнообразие частиц непластинчатой формы может быть использовано в комбинации с частицами пластинчатой формы. Примеры включают один или более нерастворимых сульфатов; один или более нерастворимых карбидов; один или более нерастворимых нитридов; один или более нерастворимых оксинитридов; один или более нерастворимых оксикарбидов; один или более нерастворимых оксидов; один или более нерастворимых карбонатов, их комбинации и тому подобное. Примеры включают сульфаты, карбиды, нитриды, оксиды, оксинитриды, оксикарбиды и/или карбонаты одного или более из Be, Mg, Са, Sr, Ва, Al, Ti, переходных металлов, металлов лантаноидной серии, металлов актиноидной серии, Si, Ge, Ga, Al, Sn, Pb, их комбинации, и тому подобное. Конкретные осуществления таких частиц включают BaSO₄, диоксид титана, SiC, SiN, TiC, TiN, их комбинации, и тому подобное. BaSO₄ предпочтителен во многих композициях. В некоторых осуществлениях, некоторые пигменты помогают поддерживать глянец, способствуя загущению второй водной композиции покрытия, позволяя воздуху выходить, и помогая обеспечить полученные покрытия с желаемым уровнем проницаемости, чтобы влага имела хороший выход из полученного покрытия.

Размер частиц непластинчатой формы, выраженный как средний объем, может изменяться в широком диапазоне, от мелкоразмерных частиц до крупнозернистых частиц. В иллюстративных осуществлениях, непластинчатые частицы могут иметь размер в диапазоне от приблизительно 0,1 микрометра до 50 микрометров, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 10 микрометров. В аспекте, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 50 мас.%, более предпочтительно приблизительно 75 мас.% и наиболее предпочтительно приблизительно 95 мас.% частиц пластинчатой формы имеют размер в диапазоне от приблизительно 0,1 до 50 микрометров, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 10 микрометров.

Массовое соотношение пигментов пластинчатой формы и непластинчатой формы может изменяться в широком диапазоне. Например, в одном осуществлении вторая водная композиция покрытия содержит приблизительно 14,5 массовых процентов относительно закругленных частиц BaSO₄ и приблизительно 14,5 массовых процентов каолина пластинчатой формы, исходя из общей массы твердых частиц покрытия.

Пигменты также выполняют другие функции в покрытии. В качестве примера, пигменты могут быть использованы в качестве загустителей, чтобы помочь уменьшить вспенивание, и чтобы помочь улучшить устойчивость к образованию натеков. Дополнительно, пигменты могут быть добавлены к покрытию, чтобы выполнять одну или более из описанных ниже функций по отношению к необязательным дополнительным ингредиентам.

Во многих осуществлениях вторая водная композиция покрытия предпочтительно содержит, по меньшей мере, 10 массовых частей, более предпочтительно, по меньшей мере, 15 массовых частей и до 50 массовых частей, и наиболее предпочтительно до приблизительно 35 массовых частей частиц пластинчатой формы на приблизительно 100 массовых частей второго смолистого компонента.

Дополнительные компоненты частиц второй водной композиции покрытия могут быть в виде одного или более дополнительных ингредиентов, описанных ниже.

Количество второго смолистого компонента во второй водной композиции покрытия может быть выбрано из широкого диапазона. Как правило, если количество смолистого компонента слишком мало, то может быть сложным формирование пленки, более сложно сформировать пленку, которая имеет достаточную адгезию к подложке, пленка может иметь недостаточную устойчивость к коррозии или другие характеристики и/или тому подобное. Если использовать слишком много, то может быть сложнее составить пигментированную систему или может быть сложнее получить материал, который может быть нанесен на подложку. Уравновешивая такие проблемы, вторая водная композиция покрытия предпочтительно содержит от приблизительно 10 до приблизительно 70 массовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 50 массовых процентов и наиболее предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 40 массовых процентов первого смолистого компонента, исходя из общей массы водной композиции покрытия.

Второй смолистый компонент представляет собой смесь с водным жидким носителем, где «водный» является таким, как определено выше в отношении водного носителя, используемого в первой водной композиции покрытия. В дополнение к воде, водный носитель второй водной композиции покрытия необязательно может содержать один или более дополнительных, необязательных со-носителей. Со-носитель(ли) может быть использован для различных целей, в том числе помогает при образовании пленки и/или стабильной краски. Примеры со-носителей включают бутилцеллюлозу, спирт(ы), такой как бутанол, коалесцирующие агенты (например, обычный сложный эфир спирта(ов), такие как продукт Eastman Texanol и/или коалесцирующие агенты с низким содержанием VOC, такие как описаны в патенте США №6,762,230), гликолевый эфир(ы), их комбинации и тому подобное. Желательно, чтобы так называемые не содержащие VOC со-растворитель(и) являлись предпочтительными.

Количество со-носителя, включенного во вторую водную композицию покрытия, может варьироваться в широком диапазоне. Количество(а) для использования будет зависеть от факторов, включающих тип со-носителя, с какой целью добавляется со-носитель, метод(ы) покрытия, который может быть использован для нанесения первой водной композиции покрытия на подложку и тому подобное. В иллюстративных осуществлениях, вторая водная композиция покрытия может содержать от приблизительно 0,3 до приблизительно 20 массовых процентов, желательно от приблизительно 1 до приблизительно 5 массовых процентов со-носителя(ей), исходя из общей массы со-носителя и воды, включенных в композицию.

Для дальнейшего повышения термостойкости, один или несколько агентов, которые помогают отражать тепло и электромагнитную энергию, и/или которые сопротивляются поглощению тепла и электромагнитной энергии, могут быть включены во вторую дисперсию.

Примеры таких агентов, описаны в находящейся одновременно на рассмотрении заявке США патентообладателя №60/360,804, поданной 1 июля 2011 г, имеющей дела №160-Р-2021 USP1 в названии Turner et al. Эти агенты могут быть включены в покрытие в соответствии с обычными практиками, которые в настоящее время известны или будут разработаны в будущем.

В некоторых осуществлениях, такие отражающие или поглощающие агенты включают не поглощающие инфракрасное излучение окрашенные пигменты. Такие иллюстративные пигменты могут быть неорганическим или органическими по природе и включать, но не ограничиваясь приведенным, указанные в патентах США №№6,458,848 В2 (Sliwinski et al.), 6,616,744 B1 (Sainz et al.), 6,989,056 B2 (Babler) и 7,157,112 B2 (Haines) и в публикации патентной заявки США № US 2005/0126441 A1 (Skelhorn). Неорганические пигменты являются особенно желательными и включают один или смешанные оксиды металлов, образованные из различных металлов, из например, алюминия, сурьмы, висмута, бора, хрома, кобальта, галлия, индия, железа, лантана, лития, магния, марганца, молибдена, неодима, никеля, ниобия, кремния, олова, ванадия или цинка. Может быть желательно избегать использования осуществлений, включающих Zn или т.п., если использование таких ингредиентов в полученном верхнем покрытии может иметь тенденцию к распаду или другим образом реагировать с хлорированной смолой в нижележащем грунтовочном слое. Как опция, могут быть использованы комбинации смешанных металлов как описано выше, чтобы обеспечить эффект стабилизации. Например, стабилизация смешанных металлов может происходить в системах, включающих комбинации барий/цинк, кальций/цинк, барий/кальций/цинк, и тому подобное.

Иллюстративные оксиды металлов включают Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₃, Ga₂O₃, Fe₂O₃, Mn₂O₃, Ti₂O₃, In₂O₃, TiBO₃, NiTiO₃, MgTiO₃, CoTiO₃, ZnTiO₃, FeTiO₃, MnTiO₃, CrBO₃, NiCrO₃, FeBO₃, FeMoO₃, FeSn(BO₃)₂, BiFeO₃, AlBO₃, Mg₃Al₂Si₃O₁₂, NdAlO₃, LaAlO₃, MnSnO₃, LiNbO₃, LaCoO₃, MgSiO₃, ZnSiO₃, Mn(Sb,Fe)O₃ и их смеси. Оксид металла может иметь структуру кристаллической решетки рутила-касситерита, шпинели и/или корунд-гематита, как описано в вышеупомянутом патенте США №6,454,848 В2, или может быть основной компонент, имеющий корунд-гематитовую кристаллическую структуру, которая содержит в качестве примесного компонента один или более элементов, выбранных из алюминия, сурьмы, висмута, бора, хрома, кобальта, галлия, индия, железа, лантана, лития, магния, марганца, молибдена, неодима, никеля, ниобия, кремния, олова, ванадия и цинка.

Черные не поглощающие инфракрасное излучение пигменты представляют особый интерес в связи с высоким инфракрасным поглощением обычных сажевых пигментов и широким использованием сажевых пигментов в обычных темных тонированных красках и пятнах. Разнообразие черных не поглощающих инфракрасное излучение пигментов является коммерчески доступным, в том числе пигменты на основе смешанных оксидов металлов, такие как поставляемые Ferro Corporation под торговыми марками COOL COLORS™ и ECLIPSE™, например V-778 COOL COLORS IR Black, V-780 COOL COLORS IR Black, V-799 COOL COLORS IR Black, 10201 ECLIPSE Black, 10202 ECLIPSE Black и 10203 ECLIPSE Black; пигменты на основе смешанных оксидов металлов, такие как поставляемые компанией Shepherd Color Company под торговой маркой ARTIC™, например ARTIC Black 376, ARTIC Black 10С909, ARTIC Black 411 и ARTIC Black 30C940; пигменты на основе смешанных оксидов металлов, такие как поставляемые Tomatec America, Inc под номерами 42-707А и 707V10 и органические красители на периленовой основе или другие органические красители, такие как поставляемые корпорацией BASF под торговой маркой PALIOGEN™ в том числе PALIOGEN Black S 0084.

Эти же поставщики также обеспечивают не поглощающие инфракрасное излучение окрашенные пигменты в различных оттенках, кроме черного, обычно под теми же торговыми марками, и они могут быть также использованы в описанных композициях покрытий. Примеры не поглощающих инфракрасное излучение не черных пигментов включают неорганические пигменты, такие как оксид железа, силикаты магния, карбонат кальция, алюмосиликаты, кремнезем и различные глины; органические пигменты, включая пластиковые пигменты, такие как пигменты на твердых подложках (например, полистирольных или поливинилхлоридных подложках) и микросферные пигменты, содержащие одну или более пустот (например, рассмотренные в публикации патентной заявки США № US 2007/0043162 A1 (Bardman et al.).

Другие иллюстративные не поглощающие инфракрасное излучение пигменты включают EXPANCEL™ 551DE20 акрилонитрил/винилхлорид раскатанные частицы (от Expancel Inc.), SIL-CEL™ 43 стеклянные микроклеточные наполнители (от Silbrico Corporation), FILLITE™ 100 керамические сферические частицы (от Trelleborg Fillite Inc.), SPHERICEL™ пустотелые стеклянные сферы (от Potter Industries Inc.), 3М керамические микросферы, включая марки G-200, G-400, G-600, G-800, W-210, W-410 и W-610 (от 3М); 3М пустотелые микросферы, включая 3М Performance Additives iM30K (также от 3М), INHANCE™ UH 1900 полиэтиленовые частицы (от Fluoro-Seal Inc.), и BIPHOR фосфат алюминия (от Bunge Fertilizantes S.A., Brazil).

Описанные композиции покрытий могут также содержать не поглощающие инфракрасное излучение не окрашенные пигменты, такие как диоксид титана и белый оксид цинка, любой из которых, если использовать без наличия окрашенного пигмента, обеспечит белую, а не окрашенную композиуию покрытия. Добавление таких неокрашенных пигментов к вышеупомянутым не поглощающим инфракрасное излучение окрашенным пигментам может обеспечить тонированные красители и пятна, имеющие облегченную тонировку и улучшенную укрывистость. Предпочтительно описанные композиции покрытий содержат от приблизительно 8 до приблизительно 50 мас.% и более предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 30 мас.% пигмента, исходя из общего количества твердых частиц. Выраженные на основе объемной концентрации пигмента, описанные композиции покрытий предпочтительно содержат приблизительно от приблизительно 10 до приблизительно 40 об.% и более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 20 об.% пигмента. Композиции желательно свободны или по существу свободны от поглощающих инфракрасное излучение окрашенных пигментов, например, сажи, черного оксида железа, коричневого оксида и сырья умбры.

Широкий спектр других дополнительных ингредиентов, необязательно может быть включен во вторую водную композицию покрытия при желании. Примеры включают один или более средств против пенообразования, шлифовальные добавки, смачивающие агенты, поверхностно-активные вещества, коалесцирующие средства, технологические добавки, агенты устойчивости к скольжению, износоустойчивые агенты, проводящие агенты, антистатики, красители, антикоррозионные добавки, загустители, устойчивые к образованию натеков агенты, пластификаторы, антиоксиданты, ультрафиолетовые стабилизаторы, биоциды, фунгициды, наполнители, их комбинации и тому подобное. Они могут быть использованы в соответствии с обычной практикой, которая в настоящее время известна или будет разработана в будущем.

Вторая водная композиция покрытия может быть выполнена с использованием различных методов. Типичные методы описаны ниже в примерах.

Композиция верхнего покрытия в соответствии с настоящим изобретением может быть использована для формирования верхних покрытий, имеющих широкий диапазон толщин. В иллюстративных осуществлениях, верхние покрытия имеют толщину в диапазоне приблизительно от 15 микрометров до 200 микрометров, предпочтительно приблизительно от 15 микрометров до 100 микрометров, более предпочтительно приблизительно от 30 микрометров до 50 микрометров.

Композиции покрытий и системы покрытий в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для покрытия самых разнообразных подложек. Иллюстративные подложки включают природные и сконструированные здания, грузовые контейнеры, покрытия полов, стен, мебели, другие строительные материалы, компоненты транспортных средств, авиационные компоненты, грузовики, железнодорожные вагоны и двигатели, морские компоненты, компоненты машин, ламинаты, компоненты оборудования, бытовой техники, упаковки, и тому подобное. Иллюстративные материалы подложки включают металлы, металлические сплавы, интерметаллические составы, композиты, содержащие металл, их комбинации и тому подобное. Примеры металлов включают алюминий, сталь, атмосферостойкую сталь, нержавеющую сталь, и тому подобное. Композиции покрытий можно наносить на новые подложки или могут быть использованы для ремонта старых подложек.

При использовании обеспечивается подложка, которая должна быть покрыта. Подложка может быть без покрытия или может быть, по меньшей мере, частично покрытой предыдущей системой покрытия, такой как так называемая заводская грунтовка, которая используются для покрытия металлов подложек. Иллюстративные заводские грунтовки включают обычные заводские грунтовки и новые грунтовки, описанные в патентной заявке США Заявителя №61/322,795 («Waterborne Shop Primer», Prevost et al.), поданной 9 апреля 2010 года. Может быть желательным очистить подложку для удаления жира, грязи и других загрязнений. Ранее существовавшие покрытия могут или не могут быть также удалены, в зависимости от контекста. Когда подложка готова, первую водную композицию покрытия наносят, по меньшей мере, на часть поверхности подложки. Необязательно, покрытию дают высохнуть или частично высохнуть, чтобы сформировать базовое покрытие. Один или более дополнительных слоев первой водной композиции покрытия могут быть нанесены при желании. Часто одно покрытие является приемлемым. Далее, вторую водную композицию покрытия наносят на, по меньшей мере, часть базового покрытия и дают высохнуть, чтобы сформировать верхнее покрытие. Дополнительные участки подложки, не имеющие базового покрытия, могут быть покрыты также верхним покрытием, если это необходимо. Один или более дополнительных слоев второй водной композиции покрытия может быть нанесен при желании. Часто одно покрытие является приемлемым. Первая и вторая дисперсии могут быть нанесены на подложку с использованием любого приемлемого способа, например, кистью, распылением, нанесением покрытия центрифугированием, нанесением покрытия валиком, нанесением покрытия поливом, окунанием, глубоким покрытием, и/или тому подобное.

В дополнение к нанесению на грунтовочные покрытия, сформированные первой водной композицией, композиция верхнего покрытия может быть также нанесена для формирования покрытий на других видах подложек с покрытием и без покрытий. Например, некоторые осуществления второй водной композиции покрытия могут быть использованы для покрытых и не покрытых верхних покрытий из нержавеющей стали и/или эпоксидной грунтовки, описанных в находящейся одновременно на рассмотрении заявке патентообладателя, под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННОЙ АДГЕЗИЕЙ К ПОДЛОЖКАМ С ПОКРЫТИЕМ И БЕЗ ПОКРЫТИЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ К КОРРОЗИЙНО-СТОЙКОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, поданной одновременно с данной заявкой.

Система покрытия в соответствии с настоящим изобретением особенно приемлема для формирования защитных покрытий на грузовых контейнерах. Предпочтительно, система покрытия используется с грузовыми контейнерами, участвующими в интермодальных грузовых перевозках. Многие из таких контейнеров, по меньшей мере, по существу соответствуют международным стандартам, применимым для грузовых контейнеров, которые транспортируются, по меньшей мере, одной из морской системы грузов, которые транспортируются при помощи водных систем грузов, систем, которые транспортируют грузы по железной дороге, и/или систему, которая перевозит груз вдоль проезжей части. Такие контейнеры часто подвергаются воздействию экстремальных условий с точки зрения суровых погодных условий воздействия соленой воды, воздействия пресной воды, тепла от солнца, и тому подобное на протяжении всего их срока службы. Даже если такие контейнеры часто могут быть изготовлены из устойчивых к коррозии материалов, таких как нержавеющая сталь и/или атмосферостойкая сталь, необходимы дополнительная защита от истирания, коррозии и т.п.

Иллюстративный интермодальный грузовой контейнер часто называют в промышленности грузовым охлаждающим контейнером. Эти контейнеры обычно включают металлическую раму, определяющую границы контейнера. Стенка, пол и потолочные панели прикреплены к раме, например болтами, сваркой, заклепками, или тому подобное. Панели могут быть изготовлены из различных металлов, металлических сплавов, интерметаллических составов или других материалов, содержащих металл, как описано выше. Благодаря своей низкой стоимости и устойчивости к коррозии, атмосферостойкая сталь (иногда называемая COR-TEN марка стали) часто используется для изготовления панелей. По методике, аналогичной алюминию, атмосферостойкая сталь окисляется на поверхности, но тогда это окисление образует барьер для защиты нижележащей стали от дальнейшей коррозии. Согласно стандартам ASTM, атмосферостойкая сталь доступна в классах, включая А242, А588 и А602. Рамы контейнеров также могут быть изготовлены из атмосферостойкой стали или другого металлического состава. Хотя атмосферостойкая сталь развивает защитный барьер окисления от коррозии, промышленность по-прежнему имеет тенденцию широко применять защитные покрытия на интермодальных контейнерах, изготовленных из атмосферостойкой стали. Покрытия предоставляют украшения, бренды, штрих-коды и другие признаки.

Настоящее изобретение показывает превосходную адгезию и производительность при использовании для защиты интермодальных контейнеров, в том числе выполненных из атмосферостойкой стали. Типичный контейнер будет поставлен как несущий слой оксида, по меньшей мере, на части поверхностей. В некоторых случаях, так называемая заводская грунтовка может также быть нанесена на некоторые поверхности, но обычно не на сварные швы. Заводская грунтовка является Zn-обогащенной грунтовкой, которая помогает защитить сталь от коррозии во время сборки контейнера.

Первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением демонстрирует превосходную адгезию к металлическим поверхностям как с заводской грунтовкой, так и без грунтовки. Таким образом, нет необходимости удалять заводскую грунтовку на атмосферостойкой стали. Тем не менее, для улучшения адгезии, желательно удалить оксид с поверхности. Это может быть выполнено любым приемлемым способом, например, путем дробеструйной обработки. После того, как поверхность была очищена, базовое покрытие в соответствии с настоящим изобретением может быть сформировано. После этого верхнее покрытие в соответствии с настоящим изобретением формируют на базовом покрытии. Даже если и базовое покрытие и верхнее покрытие на водной основе, полученная система покрытия обеспечивает превосходный глянец, прочность, устойчивость к коррозии, адгезию, устойчивость к образованию пузырей, устойчивость к шелушению и устойчивость к растрескиванию.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение теперь будет описано со ссылкой на следующие иллюстративные примеры.

ПРИМЕР 1А

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все перечисленные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали с высокой скоростью помола 5-6 Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы 1b. В некоторых режимах практики может быть желательно предварительно диспергировать материал Bentone LT в части воды.

К приведенному выше добавлены ингредиенты, перечисленные в Таблице 1с.

Грунтовки Испытаний 1 и 2 сформулированы для ситуаций, в которых могут возникнуть высокие температуры использования. Грунтовка Испытания 1 дополнительно сформулирована с более низким pH для улучшения сопротивления мгновенной коррозии. Грунтовка Испытания 3 имеет эпокси компонент также для улучшения термостойкости.

ПРИМЕР 1В

Следуют процедуре Примера 1А, Испытание 3, за исключением того, что Epi-rez 3510 эпоксидную смолу добавляют с ингредиентами Таблицы 1 с вместо ингредиентов Таблицы 1а.

ПРИМЕР 2

Композиции верхних покрытий на водной основе

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали с высокой скоростью помола 5-6 Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы 2b.

Верхнее покрытие Испытания 1 имеет относительно высокое соотношение пигмента и связующего вещества и имеет коричневый цвет.Верхнее покрытие Испытания 2 имело относительно высокое соотношение пигмента и связующего вещества и имеет белый цвет.

ПРИМЕР 3 Грунтовка на водной основе с Zn

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали с высокой скоростью помола 5-6 Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы C1b. Bentone LT может быть предварительно диспергирован в части воды.

ПРИМЕР 4

Верхнее покрытие на водной основе

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания.

Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали с высокой скоростью помола 5-6 Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы C2b.

ПРИМЕР 5

Тестирование производительности

Покрытия, полученные в приведенных выше примерах, наносили на стандартные линии сухих контейнеров с минимальными изменениями и они могли работать с одинаковой скоростью линии, при использовании в комбинации с приемлемыми печами отверждения, такими, как описаны в патентной заявке США серийный номер 12/837,833 (Система и способ высушивания пятисторонних контейнеров (Nowack), поданной 16 июля 2010 года. Предлагаемые выше примеры в соответствии с настоящим изобретением, проходят IICL. спецификацию и промышленный стандарт тестирования производительности. Для лучших результатов, первой водной композиции дают по существу высохнуть перед нанесением второй водной композиции.

Тестирование производительности систем грунтовки/верхнего покрытия сообщено в следующих таблицах.

Рейтинги пузырей по ASTM D-714

Оборудование для тестирования: Illinois Instruments Model 7001

Тестовый метод

Грунтовочные композиции на водной основе в Примерах 5-8 были оценены на устойчивость к образованию натеков с применением теста на устойчивость к образованию натеков в сухом состоянии и теста на устойчивость к образованию натеков во влажном состоянии.

Тест на устойчивость к образованию натеков в сухом состоянии - данный тест проводят в типичной «сухой» среде, в которой покрытие высыхает.

1. Получите пробу путем тщательного перемешивания шпателем в контейнере.

2. Натяните при необходимости для удаления больших частиц или обшивок.

3. Установите температуру пробы на 21°C±2°C.

4. Прикрепите приемлемую тестовую диаграмму на переворачивающуюся пластину. Например, используйте черные и белые диаграммы Leneta в соответствии с цветом пробы, которую тестируют.

5. Прикрепите прямой край на переворачивающуюся пластину в приемлемом положении.

6. Поместите планку против образования натеков (1-6 мил (25-152 микрон) планка или 3-12 мил (635-305 микрон) планка) на дальний конец диаграммы с открытой стороной, направленной к оператору.

7. При желании, расположите адсорбирующую бумагу непосредственно под нижним краем диаграммы.

8. Немедленно после перемешивания, поместите приблизительно 8 мл краски впереди переворачивающейся планки.

9. Переверните покрытие с равномерной скоростью приблизительно 6 дюймов в секунду (15,24 см/секунда) с аппликатором, сжатым относительно прямого края для поддержания прямолинейной траектории.

10. Немедленно подвесьте диаграмму вертикально с переворачивающимися полосками в горизонтальной ориентации, наподобие колец в стоящей лестнице, где наиболее тонкая полоска находится сверху.

11. Оставьте диаграмму натеков высыхать в таком положении.

12. Когда пленка сухая, отметьте расстояния между метками, отмеченными на мерке против образования натеков, и идентифицируйте соответствующие полосы, соответственно.

13. Наблюдайте образец натеков, игнорируя нижнюю полоску, которая служит только репером положения для полоски выше ее.

14. Выберите нижайшую (наиболее толстую) полоску, имеющую устойчивость поперек просвета, чтобы касаться следующей нижней полоски. Ее называют индексной полоской.

15. Оцените степень, в которой следующая нижняя полоска (полоска после индексной) сливается с полоской под ней.

15.1 Степень слияния с полоской после индексной полоски

16. Умножьте фракцию стадии 15.1 на расстояние зазора между индексной полоской и полосками после индексной полоски с получением «индексного добавления».

17. Зарегистрируйте устойчивость к образованию натеков как расстояние индексной полокиы плюс индексное добавление. Данное значение имеет название горизонтального индекса устойчивости к натекам покрытия.

18. Зарегистрируйте индекс устойчивости к образованию натеков в мил или микрометрах (обычно регистрируют в мил). (Примечание: в таблицах Примеров 5-8, сообщают как «образование натеков комнатных условиях»).

Тест на устойчивость к образованию натеков во влажном состоянии - данный тест проводят в репрезентативной «влажной» среде, в которой высыхает покрытие.

Данный тест выполняют аналогично «Тесту на устойчивость к образованию натеков в сухом состоянии» с модификациями, описанными ниже.

Для стадии 6, используют 3-12 (76-305 микрон) мил или 12-60 мил (305-1524 микрон) лезвия Leneta против образования натеков.

Для стадии 10, немедленно после получения вытяжки, подвесьте вытяжку в резервуар на 5 галлон (20 литров), содержащий три дюйма (7,6 см) воды на дне. Подвесьте вытяжку с полосками краски в горизонтальном положении с наименьшей толщиной в мил сверху. Поместите крышку над резервуаром и оставьте пробу высохнуть в течение 20 минут. Подсчитано, что относительная влажность этой испытательной камеры составляет приблизительно более, чем 80 процентов.

Для оценки пробы, полоска краски, которая натекает достаточно, чтобы проникнуть в следующую более толстую полоску краски ниже, должна быть учтена в мил (микрон), где толщина нарушена. Кроме того, зарегистрируйте, где полоска краски образует капли. Это единственный участок нарушения на полоске краски. В таблицах для Примеров 5-8, об этом сообщено как «образование натеков во влажных условиях».

ПРИМЕР 6

Композиции грунтовки на водной основе, имеющие различные количества уретанового загустителя

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали при высокой скорости и пропускали через мельницу средней шлифовки до 5-6 NS в соответствии с прибором Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы 5b.

Перечисленное выше добавляли к ингредиентам, перечисленным в Таблице 5с.

ПРИМЕР 7

Композиции грунтовки на водной основе, имеющие различные количества пирогенного кремнеземного агента против образования натеков

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Примечание: «HSD» в Таблице 7а означает «высокоскоростной диспергатор».

Смесь диспергировали при высокой скорости и пропускали через мельницу средней шлифовки до 5-6 NS в соответствии с прибором Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы 6b.

К перечисленному выше добавляли ингредиенты, перечисленные в Таблице 6с.

Пример 6 показывает, что пирогенный кремнезем не способствует устойчивости к образованию натеков во влажной среде.

ПРИМЕР 8

Композиции грунтовки на водной основе, имеющие различные количества агента CAS

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания.

Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали при высокой скорости для испытаний 1 и 2 до 5-6 NS в соответствии с прибором Hegman и пропускали через мельницу средней шлифовки до 5-6 Hegman для испытаний 3 и 4, затем разрежали следующей смесью Таблицы 8b.

К перечисленному выше добавляли ингредиенты, перечисленные в Таблице 8с.

Во все пробы добавляли 5% воды перед тестированием на устойчивость к образованию натеков.

Пример 8 показывает, что Bentone LT обеспечивает желательную устойчивость к образованию натеков во влажной среде, не требуя каких-либо дополнительных агентов устойчивости к образованию натеков или загустителей.

ПРИМЕР 9

Композиции грунтовки на водной основе, имеющие различные количества агента CAS

Следующие ингредиенты загружали в высокоскоростной сосуд для смешивания. Все указанные количества являются массовыми частями, если не указано иное.

Смесь диспергировали при высокой скорости для испытаний 1 и 2 до 5-6 NS Hegman, затем разрежали следующей смесью Таблицы 9b.

К перечисленному выше добавляли ингредиенты, перечисленные в Таблице 9с

Другие осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники при рассмотрении данного описания или из практики изобретения, описанных в данной заявке. Различные упущения, модификации и изменения в принципах и осуществлениях, описанные в данной заявке, могут быть выполнены специалистом в данной области техники без отклонения от истинного объема и сущности настоящего изобретения, которые указаны в приведенной ниже формуле изобретения.

Реферат

Изобретение касается композиции грунтовочного покрытия на водной основе и системы покрытия, которые могут быть использованы для формирования устойчивых к образованию натеков влажных слоев или покрытий на широком диапазоне подложек. Композиция грунтовочного покрытия на водной основе содержит водный носитель, смолистый компонент, включающий поливинилиденхлорид в смеси с водным носителем и один или более глинистых агентов, предотвращающих образование натеков. Глинистый агент включает органически модифицированную гидрофильную глину и присутствует в количестве, достаточном для образования покрытия, устойчивого к образованию натеков. Система покрытия содержит первую композицию грунтовочного покрытия на водной основе с устойчивостью к образованию натеков и вторую водную композицию покрытия. Описано также изделие с покрытием и способ покрытия металлической поверхности изделия. Технический результат - предотвращение чрезмерного образования натеков при высушивании во влажной среде, что обеспечивает защиту подложек, содержащих металл, таких как интермодальные грузовые контейнеры, от коррозии. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 26 табл., 9 пр.

Формула