Полиуретановые покрытия, обладающие улучшенной межслоевой адгезией - RU2324717C1

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Данное описание относится к композициям, предназначенным для повторной чистовой отделки поверхностей, подвергшихся износу, и способам повторной чистовой отделки поверхностей, подвергшихся износу, в результате нанесения композиций, содержащих, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин.

Предшествующий уровень техники

Во время использования поверхность может подвергнуться износу. Термин «поверхность, подвергшаяся износу» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает поверхность, физические и/или химические свойства которой ухудшились в сопоставлении с тем, что имеет место для новой поверхности. Износ поверхностей может представлять собой результат влияния, например, механического истирания, ударного воздействия, воздействия воды, растворителей, температуры, излучения, влаги, атмосферных условий и/или других механизмов, который вызывают ухудшение физических и химических свойств, а также эстетических характеристик поверхности. «Поверхность, подвергшаяся износу», также включает поверхности, свойства которых ухудшаются в сопоставлении с их состоянием при первоначальном использовании, где ухудшение свойств представляет собой результат краткого воздействия напряжения в сопоставлении с износом, который может представлять собой результат долговременного воздействия одного или нескольких состояний напряжения. Например, поверхность может стать поврежденной в результате наличия источников механического воздействия, таких как истирание, ударная нагрузка и тому подобное, воздействия напряжения, такого как обусловленного наличием источников механического и/или теплового воздействия, воздействия избыточных температур, воздействия растворителей, воздействия облучения и тому подобное. На практике может оказаться полезным проведение повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу, в целях восстановления физических, химических и/или эстетических характеристик поверхности.

Поверхности могут включать, например, покрытия, металлические поверхности или полимерные поверхности. Покрытия могут включать несколько слоев покрытий, что обеспечивает достижение определенных заданных характеристик. Например, грунтовочные покрытия можно наносить на металлические поверхности для получения улучшенной стойкости к коррозии или на полимерные поверхности для улучшения адгезии наносимых впоследствии слоев, в то время как верхние отделочные покрытия можно выбирать, имея целью получение таких свойств, как стойкость к воздействию растворителей, стойкость к атмосферным воздействиям, стойкость к истиранию, твердость и/или эстетические характеристики. Возможна разработка покрытий, обладающих улучшенными характеристиками адгезии по отношению к поверхностям и слоям покрытия. В некоторых случаях основная функция покрытия, такого как грунтовочное покрытие или связующее покрытие, может заключаться в обеспечении адгезии между противолежащими слоями покрытия. На авиационные и авиационно-космические летательные аппараты зачастую сначала наносят покрытие в виде грунтовочного покрытия на основе эпоксидной смолы или полиуретана и отвердителя, а поверх него наносят покрытие в виде отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия, которое обладает стойкостью к воздействию воды и органических растворителей, таких как авиационное топливо и жидкости гидравлических систем.

Адгезия между отдельными слоями покрытия и между субстратом и слоем, покрывающим субстрат, может вносить свой вклад в общие эксплуатационные характеристики покрытия. Если на деталь покрытие наносят в первый раз, то тогда качество покрытия может характеризоваться идентичными или подобными физическими и химическими параметрами по всей поверхности. Однако, например, в случае поверхностей, бывших в употреблении, подвергшихся износу и/или получивших повреждения, а в особенности в случае больших поверхностей, таких как у воздушных судов, поверхность, предназначенная для нанесения покрытия и/или проведения повторной чистовой отделки, может оказаться неоднородной.

Если повторной чистовой отделке необходимо будет подвергать большую поверхность, такую как у воздушного судна, то тогда верхнее отделочное покрытие перед повторным окрашиванием может быть удалено при помощи раствора для удаления покрытия. Во избежание появления необходимости в проведении предварительной обработки свежей металлической поверхности и повторном нанесении нового грунтовочного покрытия может оказаться полезным удаление перед повторным окрашиванием только слоя верхнего отделочного покрытия. Набухаемые, отделяемые верхние отделочные покрытия и способы удаления верхнего отделочного покрытия при сохранении на металлической поверхности отвержденного грунтовочного покрытия описываются в патенте США №6217945, включенном в настоящий документ для справки. Несмотря на то что способы и композиции, предназначенные для селективного удаления, или отделения, верхнего отделочного покрытия при сохранении отвержденного грунтовочного покрытия неповрежденным и пристающим к поверхности металлического субстрата, и были разработаны, тем не менее для облегчения получения надлежащей адгезии между верхним отделочным покрытием и отвержденным грунтовочным покрытием перед нанесением нового верхнего отделочного покрытия отвержденное грунтовочное покрытие необходимо будет сначала подготовить к этому.

В определенных сферах применения может оказаться полезным нанесение полиуретанового верхнего отделочного покрытия на поверхность, подвергшуюся износу, такую как подвергшееся износу покрытие, без предварительного удаления покрытия, подвергшегося износу. Однако адгезия полиуретановых покрытий к покрытиям, подвергшимся износу, в общем случае является неудовлетворительной. В неудовлетворительную адгезию между новыми полиуретановыми верхними отделочными покрытиями и покрытием, подвергшимся износу, могут вносить свой вклад такие поверхностные явления на покрытии, подвергшемся износу, как меление, присутствие поверхностных микропор и наличие захваченной воды.

Для облегчения получения и/или улучшения адгезии полиуретанового верхнего отделочного покрытия к поверхности, подвергшейся износу, перед нанесением полиуретанового верхнего отделочного покрытия поверхность, подвергшуюся износу, можно будет подвергнуть механической зачистке. Механическую зачистку поверхности, подвергшейся износу, можно осуществить, например, в результате проведения зачистки шлифовальной шкуркой. Зачистка шлифовальной шкуркой больших поверхностей, таких как те, что имеются у воздушных судов, может оказаться дорогостоящей, затратной по времени и непростой с точки зрения контроля в той степени, которая необходима для облегчения получения однородной адгезии свеженанесенного верхнего отделочного покрытия. Кроме того, способ механической зачистки может привести к высвобождению частиц, содержащих потенциально вредные и/или токсичные химикаты.

Поэтому подходящим для использования может оказаться создание способа улучшения адгезии между полиуретановыми верхними отделочными покрытиями и поверхностями, подвергшимися износу, альтернативного механической зачистке.

Раскрытие сущности изобретения

Предлагается композиция покрытия, содержащая, по меньшей мере, один отверждаемый полиуретан и, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, где композиция покрытия обеспечивает получение улучшенной адгезии к поверхности, подвергшейся износу, в сопоставлении с адгезией композиции покрытия, содержащей тот же самый, по меньшей мере, один отверждаемый полиуретан, но в отсутствие, по меньшей мере, одного хлорированного полиолефина.

Предлагается способ проведения повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу, включающий проведение обработки поверхности, подвергшейся износу, нанесение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, на подвергнутую обработке поверхность, подвергшуюся износу, и отверждение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия.

Предлагается способ повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу, включающий проведение обработки поверхности подвергшейся износу, нанесение связующего покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, на подвергнутую обработке поверхность, подвергшуюся износу, высушивание связующего покрытия, нанесение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия на связующее покрытие и отверждение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия.

Если только не будет указано другого, то все числа, выражающие количества ингредиентов, условия проведения реакций и тому подобное, используемые в описании и формуле изобретения, должны восприниматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано обратного, численные параметры, приведенные в настоящем документе, представляют собой приближенные величины, которые могут варьироваться в зависимости от получаемых желательных свойств.

Может оказаться полезным, чтобы покрытия, используемые для чистовой и повторной чистовой отделок определенных поверхностей, таких как поверхности воздушных судов, демонстрировали бы наличие твердости, стойкости к воздействию воды и растворителей, легко бы наносились и в результате приводили бы к получению пленок, характеризующихся высоким уровнем блеска. В данных сферах применения могут быть использованы композиции покрытий, содержащие гидроксилфункциональный полимер, такой как сложный полиэфир или акриловый полимер, и полиизоцианат. Композиции двухкомпонентных полиуретановых покрытий могут содержать органический полиизоцианат в одном компоненте, в настоящем документе иногда называемом «изоцианатным компонентом», и гидроксилсодержащий полимер, такой как полиэфирполиол на основе сложного эфира, полиэфирполиол на основе простого эфира или гидроксилсодержащий акриловый полимер, в другом компоненте. Данный компонент в настоящем документе иногда называют «полиольным компонентом». Два компонента выдерживают отдельно друг от друга вплоть до момента, непосредственно предшествующего нанесению. После нанесения полиизоцианат и полимерный полиол вступают в реакцию с получением отвержденного полиуретанового покрытия. Реакция между гидроксилфункциональным полимером и полиизоцианатом может протекать при комнатной температуре, а для ускорения реакции можно добавлять катализаторы. В состав композиции любого из двух компонентов можно включать и другие ингредиенты, такие как пигменты, растворители, катализаторы, добавки и тому подобное. Двухкомпонентные полиуретановые покрытия и клеи известны (смотрите патент США №4341689, например) и коммерчески доступны. Примером коммерчески доступной композиции двухкомпонентного полиуретанового покрытия является DESOTHANE СА 2000 (PRC-DeSoto International, Inc., Бербанк, Калифорния).

Для получения высококачественных покрытий также могут быть использованы и однокомпонентные полиуретановые композиции, отверждающиеся во влажной среде. Отверждающиеся во влажной среде полиуретановые полимеры можно получать в результате проведения реакции между стехиометрическим избытком органического полиизоцианата и полимерным полиолом, таким как полиэфирполиол на основе сложного эфира, полиэфирполиол на основе простого эфира или гидроксилсодержащий акриловый полимер, с получением полизоцианатного полимера. Композицию полиизоцианатного полимера можно составить с использованием растворителей, пигментов, добавок и тому подобного с получением композиции покрытия. Примером коммерчески доступного полиуретанового покрытия, отвержденного во влажной среде, является полиизоцианат DESMODUR E (Bayer Corporation, Питтсбург, Пенсильвания).

Композиции двухкомпонентных и однокомпонентных полиуретановых покрытий могут быть получены либо в виде состава на водной основе, либо в виде состава, содержащего органический растворитель. В определенных вариантах реализации органическим растворителем может являться алифатический или ароматический углеводород, такой как толуол или ксилол, спирт, такой как бутанол или изопропанол, сложный эфир, такой как бутилацетат или этилацетат, кетон, такой как ацетон, метилизобутилкетон или метилэтилкетон, простой эфир, неполный эфир многоатомного спирта или эфир алкоксикислоты или смесь любых компонентов из перечисленных выше. Композиция полиуретанового покрытия может содержать один тип полиуретанового полимера или может содержать смесь различных типов полиуретановых полимеров.

Для получения отверждаемого полиуретанового покрытия, обладающего улучшенной адгезией к поверхности, подвергшейся износу, в композицию отверждаемого полиуретанового покрытия, получаемую на водной основе или содержащую растворитель, можно добавлять, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин. В определенных вариантах реализации количество хлорированного полиолефина в композиции отверждаемого полиуретанового покрытия может находиться в диапазоне от 1 мас.% до 10 мас.% от композиции, а в определенных вариантах реализации может находиться в диапазоне от 2,5 мас.% до 5 мас.%, при этом процентные содержания получают при расчете на совокупную массу твердой смолы, составляющей композицию.

В композицию полиуретанового покрытия может быть включен любой хлорированный полиолефин, такой как привитые хлорированные полиолефины, непривитые хлорированные полиолефины, модифицированные хлорированные полиолефины, немодифицированные хлорированные полиолефины, хлорированный полипропилен, хлорированный полибутен, хлорированный полиэтилен и их смеси. Хлорированные полиолефиновые полимеры могут характеризоваться среднемассовыми молекулярными массами в диапазоне от 5000 до 200000 Д, а в определенных вариантах реализации в диапазоне от 10000 до 40000 Д согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии при использовании полистирольного стандарта. В определенных вариантах реализации хлорированным полиолефиновым полимером может являться хлорсульфированный олефиновый полимер или смесь хлорированного полиолефинового полимера и хлорсульфированного олефинового полимера, где хлорсульфирование можно осуществить в результате проведения реакции между привитым или непривитым полиолефином и хлорсульфирующим агентом.

Непривитые олефиновые полимеры, предназначенные для хлорирования, могут представлять собой гомополимеры α-моноолефинов, содержащих от 2 до 8 атомов углерода, или сополимеры этилена и, по меньшей мере, одного мономера с ненасыщенностью этиленового типа, такого как α-моноолефины, содержащие от 3 до 10 атомов углерода, сложные алкиловые эфиры, содержащие от 1 до 12 атомов углерода, ненасыщенных монокарбоновых кислот, содержащих от 3 до 20 атомов углерода, и ненасыщенные моно- или дикарбоновые кислоты, содержащие от 3 до 20 атомов углерода, и сложные виниловые эфиры насыщенных карбоновых кислот, содержащих от 2 до 18 атомов углерода.

Смолы на основе привитого сополимера могут представлять собой продукты реакции между α-олефиновым полимером и прививающим агентом. Альфа-олефиновый гомополимер одного или сополимер двух α-олефиновых мономеров, содержащих от 2 до 8 атомов углерода, включают гомополимеры, такие как нижеследующие, но, не ограничиваясь только ими: полиэтилен и полипропилен, и сополимеры, такие как сополимеры этилена/пропилена, сополимеры этилена/1-бутена, сополимеры этилена/4-метил-1-пентена, сополимеры этилена/1-гексена, сополимеры этилена/1-бутена/1-октена, сополимеры этилена/1-децена, сополимеры этилена/4-этил-1-гексена и сополимеры этилена/4-этил-1-октена. Хлорированный привитой полипропилен можно получать в результате проведения хлорирования в растворе модифицированного прививкой полипропиленового гомополимера или сополимера пропилена/α-олефина. Прививочную полимеризацию можно провести в присутствии свободно-радикального катализатора в растворителе, который является инертным по отношению к хлорированию. Подходящими для использования растворителями являются фторбензол, хлорфторбензол, четыреххлористый углерод, хлороформ и тому подобное. В определенных вариантах реализации привитыми полипропиленами могут являться смолы основы, которые были подвергнуты прививке с использованием α,β-ненасыщенного ангидрида с получением хлорированного полиолефина, модифицированного кислотой и/или ангидридом. Примеры прививающих агентов включают малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту и тому подобное.

В определенных вариантах реализации хлорированный полиолефин может включать привитой акриловый хлорированный полиолефин. В определенных вариантах реализации привитой акриловый компонент может присутствовать в диапазоне от 10 мас.% до 90 мас.% от совокупной массы привитого акрилового хлорированного полиолефина. В определенных вариантах реализации привитой акриловый компонент может составлять от 30 мас.% до 60 мас.% от совокупной массы привитого акрилового хлорированного полиолефина.

Модифицированные хлорированные полиолефины включают хлорированные полиолефины, модифицированные при помощи кислотной или ангидридной группы. Модифицированную хлорированную полиолефиновую смолу можно получить в результате проведения прививки, например в результате проведения свободно-радикальной прививки, одного или нескольких соединений, выбираемых из ненасыщенных поликарбоновых кислот и ангидридов соответствующих кислот, на хлорированную полиолефиновую смолу с получением хлорированной полиолефиновой смолы, модифицированной кислотой и/или ангидридом. Примеры модифицированных хлорированных полиолефинов описываются в патентах США №№4997882 (фрагмент от столбца 1, строки 26 до столбца 4, строки 63); 5319032 (фрагмент от столбца 1, строки 53 до столбца 2, строки 68); и 5397602 (фрагмент от столбца 1, строки 53 до столбца 2, строки 68), все из которых включаются в настоящий документ для справки. Хлорированный полиолефин может характеризоваться уровнем содержания хлора в диапазоне от 10 мас.% до 40 мас.%, а в определенных вариантах реализации в диапазоне от 10 мас.% до 30 мас.%, при расчете на массу полиолефина, то есть нехлорированного полиолефина. Примеры модифицированных хлорированных полиолефинов включают модифицированные хлорированные полиолефины, характеризующиеся уровнем содержания хлора в диапазоне от 10 мас.% до 30 мас.% при расчете на совокупную массу полиолефина, по меньшей мере, частично нейтрализованные амином и отличающиеся кислотным числом в диапазоне от 50 до 100. Дополнительные примеры модифицированных хлорированных полиолефинов включают водные дисперсии, содержащие воду, коалесцирующий растворитель и дисперсную фазу смолы, присутствующую в количестве в диапазоне от 20 мас.% до 100 мас.%, в виде, по меньшей мере, частично нейтрализованного модифицированного хлорированного полиолефина, полученного в результате нагревания хлорированного полиолефина совместно с углеводородной кислотой, содержащей, по меньшей мере, 7 атомов углерода, в присутствии свободно-радикального инициатора. Такие модифицированные хлорированные полиолефины могут присутствовать в количестве в диапазоне от 20 мас.% до 100 мас.% от дисперсии в воде с органическим совместным растворителем.

В определенных вариантах реализации хлорированные полиолефины, которые можно использовать для получения отверждаемого полиуретанового покрытия, обладающего улучшенной адгезией, коммерчески доступны. Данные материалы могут включать смесь материалов полиолефинового исходного сырья, которые могут являться побочными продуктами других химических процессов. Как таковой точный состав полиолефиновой основной цепи коммерческих материалов может варьироваться при переходе от партии к партии. Хлорированный полиолефин, подходящий для использования в композициях и способах, описанных в настоящем документе, можно выбирать из коммерчески доступных композиций, таких как, например, хлорированный полиолефин 343-1, 343-3 и 515-2, доступный в компании Eastman Kodak (Кингспорт, Теннеси). В определенных вариантах реализации хлорированную полиолефиновую смолу можно получать в виде раствора. Например, в определенных вариантах реализации хлорированный полиолефин может представлять собой раствор привитого акрилового хлорированного полиолефина (40 мас.% привитого акрилового компонента и 60 мас.% хлорированного полиолефинового компонента) в ксилолах с концентрацией 24 мас.%, такой как RC-63-3885 (PRC-DeSoto International, Inc.).

Хлорированный полиолефин можно получать в виде дисперсии на водной основе или дисперсии, содержащей растворитель, которую можно добавлять к композиции полиуретанового покрытия. Композицию полиуретанового покрытия, подходящую для использования в композициях покрытий на водной основе, можно получать в результате перемешивания водных дисперсий хлорированного полиолефина или смеси хлорированных полиолефинов или смеси хлорированных полиолефинов и водной композиции полиуретанового покрытия. Примеры водных дисперсий хлорированных полиолефинов описываются в патентах США №№5319032 и 5397602. В определенных вариантах реализации хлорированный полиолефин или смесь хлорированных полиолефинов можно суспендировать в органическом растворителе и после этого перемешать с водной дисперсией полиуретана. Полиуретан можно диспергировать в воде при использовании любой методики, известной на современном уровне техники. Композицию покрытия, подходящую для использования в композициях покрытий, содержащих растворитель, можно получать в результате перемешивания хлорированного полиолефина или смесей хлорированных полиолефинов с композицией полиуретанового покрытия, содержащей растворитель.

В композициях двухкомпонентных полиуретановых покрытий, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин можно добавлять либо к изоцианатному компоненту, либо к полиольному компоненту, либо как к изоцианатному, так и к полиольному компонентам. В определенных вариантах реализации, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин можно добавлять к полиольному компоненту.

В определенных вариантах реализации композиция полиуретанового покрытия, содержащая хлорированный полиолефин, может дополнительно содержать растворители, пигменты и другие добавки, в общем случае известные своей пригодностью для использования в композициях органических покрытий, содержащих пленкообразующие смолы. Общие классы данных добавок включают наполнители, пластификаторы, антиоксиданты, агенты, убивающие плесень, и агенты, убивающие грибки, поверхностно-активные вещества, смачиватели, загустители, катализаторы и различные модификаторы текучести. Данные необязательные растворители, пигменты и/или добавки могут присутствовать в количестве, доходящем вплоть до приблизительно 40 мас.% при расчете на совокупную массу твердой фазы композиции покрытия.

Композицию покрытия, содержащую, по меньшей мере, один отверждаемый полиуретан и, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно использовать в качестве верхнего отделочного покрытия при проведении повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу. Поверхность может включать, например, покрытие, металлический субстрат, полимерный субстрат и их комбинации. Покрытие может включать покрытие, подвергшееся износу, или покрытие, которое было подвергнуто отделению покрывающих слоев покрытий, и может включать грунтовочные покрытия и верхние отделочные покрытия, такие как полиуретановые верхние отделочные покрытия. В определенных вариантах реализации поверхность может представлять собой поверхность авиационного или авиационно-космического летательного аппарата или покрытие, расположенное на поверхности авиационного или авиационно-космического летательного аппарата. В определенных вариантах реализации поверхностью может являться полиуретановый субстрат.

В определенных вариантах реализации композицию отверждаемого полиуретанового покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно наносить на поверхность, подвергшуюся износу, не прибегая к проведению первоначальной механической зачистки поверхности, подвергшейся износу. До нанесения отверждаемого полиуретанового покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, поверхность, предназначенную для проведения повторной чистовой отделки, можно подвергнуть обработке. Возможно использование любого способа обработки, который позволяет удалять частицы и поверхностные пленки. Например, в определенных вариантах реализации поверхность можно промыть растворителем, протирая ее при помощи не оставляющей ворса ткани, удерживающей летучий растворитель, такой как этанол, метанол, лигроин, уайт-спириты, метилизобутилкетон, метилэтилкетон, ацетон или другие подходящие растворители. В определенных вариантах реализации может быть использован коммерчески доступный очищающий растворитель, такой как DESOCLEAN 120 (PRC-DeSoto International, Inc.).

По завершении обработки подвергшейся износу поверхности, предназначенной для нанесения покрытия, на подвергнутую обработке поверхность можно нанести отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие, содержащее, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, описанный в настоящем документе, до любой подходящей толщины сухой пленки. В определенных вариантах реализации толщина сухой пленки верхнего отделочного покрытия может находиться в диапазоне от 6,35 мкм (0,25 мила) до 127 мкм (5 милов), в определенных вариантах реализации она может находиться в диапазоне от 12,7 мкм (0,5 мила) до 101,6 мкм (4 милов), а в определенных вариантах реализации она может находиться в диапазоне от 12,7 мкм (0, 5 мила) до 50,8 мкм (2 милов).

Отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие, содержащее, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно наносить на поверхность при использовании любого подходящего способа, и это может зависеть, по меньшей мере, отчасти, от конкретной композиции. Например, верхнее отделочное покрытие можно наносить на поверхность в результате нанесения кистью, распыления, погружения, нанесения валиком, заливки и тому подобное. Способы распыления включают распыление под действием сжатого воздуха и распыление в электростатическом поле и включают способы нанесения вручную и автоматического нанесения.

Как только отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие, содержащее хлорированный полиолефин или смесь хлорированных полиолефинов, будет нанесено на поверхность, можно будет добиться прохождения пленкообразования с использованием или без использования нагревания. Время, необходимое для отверждения верхнего отделочного покрытия, может зависеть, по меньшей мере, отчасти, от влажности окружающей среды, тока воздуха, давления паров растворителя, а также температуры. В определенных вариантах реализации время отверждения верхнего отделочного покрытия может находиться в диапазоне от 1 минуты до 7 дней.

Адгезию композиции покрытия, содержащей, по меньшей мере, один полиуретан и, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно определить при использовании любого подходящего способа, такого как те, что перечисляются и описываются в настоящем документе.

В определенных вариантах реализации композицию, содержащую, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно использовать в качестве связующего покрытия, обеспечивающего получение улучшенной адгезии между расположенной под ним поверхностью и верхним отделочным покрытием. В соответствии с использованием в настоящем документе связующим покрытием называют промежуточное покрытие, предназначенное для облегчения получения или улучшения адгезии между расположенной под ним поверхностью, такой как покрытие, подвергшееся износу, и покрывающим его верхним отделочным покрытием. В случае ее использования в качестве связующего покрытия композицию, содержащую, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, можно диспергировать в водном или неводном растворителе. Композиция хлорированного полиолефина может содержать любой подходящий хлорированный полиолефин, включающий, например, любой из хлорированных полиолефинов, описанных в настоящем документе. В определенных вариантах реализации растворителем может являться летучий апротонный органический растворитель, такой как ксилол, толуол, диизобутилацетат, изобутилацетат, метоксипропанолацетат и тому подобное и их смеси. В определенных вариантах реализации композиция связующего покрытия, содержащая хлорированный полиолефин, может содержать от 1 мас.% до 24 мас.%, по меньшей мере, одного хлорированного полиолефина, а в определенных вариантах реализации она может содержать от 5 мас.% до 10 мас.%, по меньшей мере, одного хлорированного полиолефина, при расчете на совокупную массу дисперсии (с содержимым в виде твердой фазы и растворителя). В определенных вариантах реализации на поверхность можно наносить более чем одно покрытие, получаемое из дисперсии, предназначенной для получения связующего покрытия, содержащего хлорированный полиолефин. В определенных вариантах реализации более чем один слой связующего покрытия, можно наносить при использовании композиций, характеризующихся идентичными или различными выраженными в мас.% уровнями содержания хлорированных полиолефинов, и/или он может содержать хлорированный полиолефин, отличный от присутствующего в других слоях связующего покрытия. Предварительно нанесенные связующие покрытия можно высушить перед нанесением покрытий, наносимых впоследствии, включающих дополнительные связующие покрытия и/или верхние отделочные покрытия.

Перед нанесением на поверхность связующего покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, поверхность можно подвергнуть обработке при использовании любого способа, позволяющего удалить частицы и поверхностные пленки. Например, в определенных вариантах реализации поверхность можно промыть растворителем, протирая ее при помощи не оставляющей ворса ткани, удерживающей летучий растворитель, такой как этанол, метанол, лигроин, уайт-спириты, метилизобутилкетон, метилэтилкетон, ацетон или другие подходящие растворители. В определенных вариантах реализации может быть использован коммерчески доступный очищающий растворитель, такой как DESOCLEAN 120 (PRC-DeSoto International, Inc.). Нет никакой необходимости в проведении механической зачистки поверхности до или после нанесения на поверхность, подвергшуюся износу, связующего покрытия. Связующее покрытие, содержащее хлорированный полиолефин, можно наносить при использовании любого подходящего способа, зависящего, по меньшей мере, отчасти, от растворителя и выраженного в мас.% уровня содержания дисперсии, предназначенной для получения связующего покрытия, содержащего хлорированный полиолефин. Например, связующее покрытие, содержащее хлорированный полиолефин можно наносить в результате нанесения кистью, распыления, погружения, нанесения валиком, заливки и тому подобного. Способы распыления включают распыление под действием сжатого воздуха и распыление в электростатическом поле и включают способы нанесения вручную и автоматического нанесения.

В определенных вариантах реализации толщина сухой пленки связующего покрытия, составляющего наносимое на субстрат связующее покрытие, содержащее хлорированный полиолефин, может находиться в диапазоне от 1,27 мкм (0,05 мила) до 25,4 мкм (1 мил), в определенных вариантах реализации она может находиться в диапазоне от 1,27 мкм (0,05 мила) до 12,7 мкм (0,5 мила).

После нанесения связующего покрытия на основе хлорированного полиолефина на поверхность связующее покрытие можно высушить. Связующее покрытие можно высушивать в течение периода времени, достаточного для выпаривания носителя-растворителя и для развития у связующего покрытия надлежащих характеристик адгезии. Время высушивания конкретного связующего покрытия может зависеть, по меньшей мере, отчасти, от количества использованного растворителя, толщины связующего покрытия, давления паров растворителя, температуры и относительной влажности и наличия тока воздуха на поверхности. Надлежащие характеристики адгезии у связующего покрытия развиваются тогда, когда верхнее отделочное покрытие, нанесенное поверх связующего покрытия, успешно проходит испытание на адгезию в сухом состоянии. Например, надлежащая адгезия у связующего покрытия развивается тогда, когда верхнее отделочное покрытие, нанесенное поверх связующего покрытия, успешно проходит испытание с использованием параллельных рисок и риски, расположенной под углом 45 градусов, соответствующее описанию из документа BSS 7225, после отверждения верхнего отделочного покрытия при комнатной температуре в течение периода времени, начиная от 1 часа. В определенных вариантах реализации связующее покрытие можно высушивать в течение периода времени в диапазоне от 5 минут до 24 часов, при этом надлежащие характеристики адгезии в общем случае реализуются по истечении менее чем 2 часов.

После того как связующее покрытие, содержащее хлорированный полиолефин, станет сухим, и у него разовьются надлежащие характеристики адгезии, на связующее покрытие можно будет наносить одно или несколько отверждаемых полиуретановых верхних отделочных покрытий, включающих, например, любое из тех, что описываются в настоящем документе. Отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие можно наносить после того, как у связующего покрытия разовьется надлежащая адгезия, на что может потребоваться от 5 минут до 24 часов после нанесения связующего покрытия. В определенных вариантах реализации отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие можно наносить на связующее покрытие в течение 48 часов после нанесения связующего покрытия.

В определенных вариантах реализации полиуретановое верхнее отделочное покрытие может включать любое подходящее отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие, включающее полиуретановые верхние отделочные покрытия, содержащие описанный в настоящем документе хлорированный полиолефин. Отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие можно наносить на связующее покрытие при использовании любого подходящего способа нанесения покрытия, описанного в настоящем документе. Каждое из одного или нескольких полиуретановых верхних отделочных покрытий можно наносить до любой подходящей толщины сухой пленки. Например, в определенных вариантах реализации толщина сухой пленки полиуретанового верхнего отделочного покрытия может находиться в диапазоне от 6,35 мкм (0,25 мила) до 127 мкм (5 милов), в определенных вариантах реализации от 12,7 мкм (0,5 мила) до 101,6 мкм (4 милов), а в определенных вариантах реализации от 12,7 мкм (0,5 мила) до 50,8 мкм (2 милов). Отверждаемое полиуретановое верхнее отделочное покрытие можно отверждать в соответствии с рекомендованными методиками, в том числе и при температуре окружающей среды.

Величину адгезии между полиуретановым верхним отделочным покрытием и связующим покрытием на основе хлорированного полиолефина можно определить при использовании любого подходящего метода. Например, величину адгезии можно определить при использовании испытания на адгезию в сухом состоянии, испытания на адгезию во влажном состоянии по истечении 7 дней и/или испытания на адгезию во влажном состоянии по истечении 36 дней в соответствии с документом BSS 7225 (стандарт обоснования описания от компании Boeing). Для оценки характеристик адгезии у покрытий также возможно использование и испытания на стойкость вращающейся фермы к воздействию дождевой эрозии. Вышеупомянутые методы испытаний описываются в настоящем документе.

Примеры

Определенные варианты реализации можно дополнительно определить при ссылке на следующие далее примеры, которые подробно описывают способы проведения повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу, и композиции, содержащие, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин. Специалистам в соответствующей области техники должно быть очевидно то, что без отклонения от данных вариантов реализации на практике возможно осуществление множества модификаций, относящихся как к материалам, так и к способам.

Испытания на адгезию

Величину адгезии для промежуточных слоев и верхних отделочных покрытий, описанных в настоящем документе, оценивали при использовании методов испытаний на адгезию в сухом состоянии, адгезию во влажном состоянии и на стойкость вращающейся фермы к воздействию дождевой эрозии.

Величину адгезии для полиуретановых покрытий, описанных в настоящем документе, оценивали при использовании методик, описанных в документе BSS 7225 (стандарт обоснования описания от компании Boeing). В испытании на адгезию в сухом состоянии (тип I) на образцы наносили риски при помощи гравировальной иглы, например, с получением двух параллельных рисок, удаленных друг от друга на 25,4 мм (1 дюйм), и одной риски, пересекающей параллельные риски под углом 45±5 градусов (BSS 7225, Parallel Plus 45 Degree Scribes - Class 3). На поверхность образца для испытаний с нанесенными рисками на участке между параллельными рисками перпендикулярно параллельным рискам и с перекрыванием риски, расположенной под углом 45 градусов, прижимали маскировочную липкую ленту шириной 25,4 мм (1 дюйм) с нанесенным резиновым или акриловым клеем, характеризующимся минимальным сопротивлением отслаиванию, равным 1,116 г/мм ширины (60 унция/дюйм ширины) при проведении испытания в соответствии с документом ASTM D 330, Method А. В ходе одного резкого движения ленту оттягивают перпендикулярно образцу для испытаний. После этого подвергаемую испытанию область и ленту осматривали на предмет выявления каких-либо участков удаленного покрытия. Покрытие, которое успешно проходило испытание на адгезию, демонстрировало отсутствие потерь или наличие очень незначительных потерь покрытия вне рисок, о чем в документе BSS 7225 свидетельствует отнесение к категориям 10 и 9 соответственно. Отнесение к категории 10 соответствует отсутствию потерь краски вдоль рисок, а отнесение к категории 9 соответствует очень незначительным потерям краски вне рисок. О неудовлетворительной адгезии свидетельствовали результаты, соответствующие отнесению к категориям от 8 до 1, как это определяется в документе BSS 7225.

Величину адгезии во влажном состоянии для промежуточного слоя и верхних отделочных покрытий оценивали при использовании методики, описанной в документе BSS 7225, Wet Adhesion, Immersion Method (Type III). Образцы для испытаний погружали в дистиллированную воду на период времени продолжительностью либо 7 дней, либо 36 дней. По окончании указанного периода времени образцы для испытаний извлекали из воды, протирали досуха и получали оценку величины адгезии покрытия так, как это описывается в испытании на адгезию в сухом состоянии.

Величину адгезии для промежуточных слоев и верхних отделочных покрытий также оценивали при использовании испытания на стойкость вращающейся фермы к воздействию дождевой эрозии. Панели для испытаний из алюминия 2024-Т3 в форме искривленной фольги с размерами дюйма 76,2 мм × 152,4 мм × 0,81 мм (3 дюйма × 6 дюймов × 0,032) подвергали предварительной обработке при использовании хроматного конверсионного покрытия, соответствующего документу MIL-C-5541 Class 1A. Панели для испытаний после этого промывали растворителем, протирая их, и высушивали до нанесения покрытий. После того, как покрытия были нанесены и высушены, панели для испытаний погружали в воду при 25°С на период времени продолжительностью от 16 до 24 часов перед проведением испытаний. В течение одного часа после извлечения из воды панели для испытаний фиксировали в фиксаторе вращающейся фермы. После этого образцы в течение 30 минут при 619,69 км в час (385 миль в час) подвергали водяному орошению при 76,2-101,6 мм в час (3-4 дюйма в час), характеризующемуся размером капли в диапазоне от 1 до 4 мм. О непрохождении испытания свидетельствовало то, что покрытие отслаивалось более чем на 6,35 мм (0,25 дюйма) от передней кромки панели для испытаний.

Пример 1

Адгезия полиуретанового верхнего отделочного покрытия, содержащего привитой акриловый хлорированный полиолефин, к полиуретановому покрытию, подвергшемуся износу

На полиуретановое верхнее отделочное покрытие СА 8000 (PRC-DeSoto International) добавляли дисперсию на основе привитого акрилового хлорированного полиолефина RC-63-3885 (PRC-DeSoto International, Inc.) в количествах в диапазоне от 2,5 мас.% до 5 мас.% при расчете на совокупную массу содержимого в виде твердой фазы в композиции полиуретан/хлорированный полиолефин. Состав RC-63-3885 представляет собой раствор привитого акрилового хлорированного полиолефина, диспергированного в ксилолах с концентрацией 24 мас.%. На панели для испытаний из алюминиевого сплава 2024 Т-3 сначала наносили покрытие с использованием материала СА 8000. Для обеспечения износа полиуретанового покрытия панели для испытаний либо подвергали отверждению в течение, по меньшей мере, 7 дней при температуре окружающей среды (25°С), либо подвергали воздействию параметров регламента ускоренного износа при 68°С в течение 14 дней. После этого отвержденные покрытия очищали при использовании метилэтилкетона или состава для протирки DESOCLEAN 120. Поверх полиуретанового покрытия, подвергшегося износу, по способу нанесения покрытия распылением наносили верхнее отделочное покрытие, содержащее дисперсию на основе хлорированного полиолефина RC-63-3885 и полиуретан СА 8000.

Результаты испытаний, проведенных для панелей для испытаний, которые были подвергнуты просушиванию при температуре 110°С (230°F) в течение либо 4, либо 24 часов, представлены в таблице 1.

Результаты испытаний, проведенных для панелей для испытаний, которые подвергли просушиванию при температуре 110°С (230°F) в течение либо 4, либо 24 часов, представлены в таблице 2.

Пример 2

Адгезия полиуретанового верхнего отделочного покрытия и связующего покрытия, содержащего хлорированный полиолефин, к полиуретановому покрытию, подвергшемуся износу

Дисперсию хлорированного полиолефина RC-63-3885, представляющую собой раствор привитого акрилового хлорированного полиолефина в ксилолах с концентрацией 24 мас.%, разводили в составе D866 (PRC-DeSoto International, Inc.) до получения композиций связующих покрытий, содержащих от 5 мас.% до 24 мас.% хлорированных полиолефинов. Состав D866 представляет собой смесь растворителей, образованную из состава SOLVESSO 100 (35% (об.)), ксилола (10% (об.)), изобутилацетата (22% (об.)) и бутилацетата (35% (об.)). На панели для испытаний из алюминия 2024-Т43 сначала наносили покрытие в виде полиуретанового покрытия СА 8000 и проводили отверждение при 48,9°С (120°F) в течение 6 часов или в течение 7 дней при 24°С (75°F). Полиуретановым покрытиям давали возможность схватываться в течение, как минимум, 30 дней при 24°С (75°F) для обеспечения износа покрытий. Полиуретановые покрытия, подвергшиеся износу, после этого подвергали обработке при использовании состава для протирки на основе растворителя метилэтилкетона (МЭК). Композиции связующих покрытий, содержащие от 5 мас.% до 24 мас.% хлорированного полиолефина, по способу нанесения покрытия распылением наносили поверх подвергнутых обработке полиуретановых покрытий, подвергшихся износу. Толщина высушенной пленки связующего покрытия находилась в диапазоне от 1,27 мкм (0,05 мила) до 12,7 мкм (0,5 мила). После этого связующие покрытия высушивали при 25°С в течение периодов времени в диапазоне от 20 минут до 48 часов. По завершении высушивания полиуретановое верхнее отделочное покрытие СА 8000 наносили поверх связующих покрытий на основе хлорированного полиолефина и получали верхнее отделочное покрытие, характеризующееся толщиной сухой пленки в диапазоне от 12,7 мкм (0,5 мила) до 101,6 мкм (4 милов).

Испытания на адгезию в сухом состоянии, адгезию во влажном состоянии и на стойкость вращающейся фермы к воздействию дождевой эрозии проводили так, как это описывается в настоящем документе. Результаты представлены в таблице 3.

Другие варианты реализации настоящего описания должны стать очевидными для специалистов в соответствующей области техники после ознакомления с описанием изобретения и практикой настоящего описания. Предполагается, что описание изобретения и примеры должны рассматриваться только как примеры, при этом подлинный объем и сущность настоящего описания приводятся в следующей далее формуле изобретения.

Реферат

Покрытие для нанесения на поверхности, подвергшиеся износу, представляет собой композицию, содержашую, по меньшей мере, один отверждаемый полиуретан и, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, которая обеспечивает получение улучшенной адгезии к поверхности, подвергшейся износу, в сопоставлении с адгезией композиции покрытия, содержащей тот же самый, по меньшей мере, один отверждаемый полиуретан, но в отсутствие, по меньшей мере, одного хлорированного полиолефина. Способ проведения повторной чистовой отделки поверхности, подвергшейся износу, включает нанесение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия, содержащего, по меньшей мере, один хлорированный полиолефин, на поверхность, подвергшуюся износу, и отверждение отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия, в котором перед нанесением отверждаемого полиуретанового верхнего отделочного покрытия поверхность, подвергшуюся износу, обрабатывают растворителем, не подвергая механической зачистке. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула