Порошковые покрытия с пониженным блеском, с использованием свободных радикалов
Настоящее изобретение относится к композиции порошкового покрытия и способу ее получения, которая при отверждении дает покрытие с пониженным блеском. Композиция содержит один или несколько поперечно сшиваемых основных полимеров: поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания, примерно от 5 до 60 мас.% поперечно сшиваемый акриловый полимер, имеющий температуру стеклования примерно от 40 до 100°С и примерно 0,1 до 10 мас.% один или несколько свободнорадикальных инициаторов. Путем добавления к композиции порошкового покрытия сфероидальных частиц, может быть получено дополнительное снижение блеска, с улучшением гладкости. Эти композиции хорошо подходят для создания покрытий на металлических подложках, таких как автомобильные кузова, и на неметаллических подложках, таких как подложки из прессованных древесных материалов с пропиткой, используемых для различных видов столешниц. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение направлено на композиции для порошковых покрытий и, более конкретно, направлено на класс композиций порошковых покрытий, которые, при отверждении, приводят к получению покрытий с пониженным блеском, предпочтительно, имеющих гладкую отделку.
Известный уровень техники
Порошковые покрытия широко используются для создания декоративных и/или защитных покрытий на подложках. Они становятся все более популярными, поскольку они наносятся в твердом состоянии или в виде суспензии. В отличие от обычных жидких композиций для покрытий, для композиции порошковых покрытий не используют растворители или используют их в малых количествах. В дополнение к этому, нанесение в твердом состоянии делает возможным сбор, очистку и повторное использование порошка.
УФ отверждаемые порошки используются в композициях порошковых покрытий. Как правило, УФ отверждаемые порошки приготавливают из твердых поперечно сшиваемых основных смол с низкими Tg, таких как поперечно сшиваемые сложные полиэфиры; поперечно сшиваемых сополимеризуемых смолы с поперечно сшиваемыми группами, таких как простые виниловые эфиры; фотоинициаторов; агентов для придания текучести и выравнивающих агентов; и, если это необходимо, пигментов и наполнителей.
Во время операций нанесения покрытия, УФ отверждаемые порошки наносятся на подложку обычным способом, с использованием технологий электростатического распыления. Подложка с нанесенным покрытием затем нагревается настолько долго, насколько это необходимо для удаления летучих веществ с подложки и слияния порошков в гладкую расплавленную пленку. Непосредственно после слияния, расплавленная пленка экспонируется для УФ-света, который, мгновенно отверждает и упрочняет пленку в виде стойкого, гладкого, привлекательного покрытия.
В некоторых применениях, является необходимым или желательным, чтобы порошковое покрытие имело поверхность, которая предпочтительно является гладкой на вид, но имеет пониженный блеск или глянец. Такие применения представляют собой те случаи, где пониженный блеск является эстетически желательным, или такие, где блики от поверхности покрытия могут помешать безопасному или намечаемому использованию изделия с нанесенным покрытием, такого как рабочие столы, обеденные столы, прилавки или другие горизонтальные рабочие поверхности, оптические устройства, моторизованные средства передвижения, самолеты и корабли.
Одним из недостатков УФ отверждаемых порошков является то, что из таких порошков очень трудно производить покрытие с пониженным блеском (то есть матовое), поскольку покрытия, получаемые из них, имеют тенденцию к блеску. Снижение блеска, как правило, может быть получено у традиционных порошковых покрытий путем введения матирующих веществ, таких как наполнители или воски, которые связываются с поверхностью во время отверждения и вызывают появление матовости путем разрушения поверхности покрытия. Однако, из-за большой скорости отверждения УФ отверждаемых порошков, обычные наполнители или воски не могут флоккулировать на поверхности со скоростью, достаточной для получения пониженного блеска, и они остаются захваченными в покрытии. Более значительные количества наполнителей или восков, которые могут быть использованы для преодоления этой проблемы, имеют тенденцию к связыванию порошков и к образованию лепешки во время обычного хранения и/или дают покрытия с поверхностью в виде рельефной апельсиновой корки, ограничивая величину снижения блеска, которое может быть получено.
Один из подходов к решению указанной выше проблемы, связанной с получением покрытий с пониженным блеском из композиций для УФ отверждаемых порошковых покрытий, представлен в патенте США № 6017593. В патенте США № 6017593, пониженный блеск получают путем использования смеси кристаллических и аморфных смол и путем добавления стадии охлаждения после стадии плавления, но до стадии фотоинициируемого отверждения, во время которой кристаллическая смола перекристаллизуется. Однако способ, описанный в патенте США № 6017593, ограничивается в практических применениях только теми подложками, которые имеют однородный профиль нагрева и охлаждения. Таким образом, способ патента США № 6017593 приводит к дифференциальной кристаллизации, к изменению блеска и к крапчатому внешнему виду, когда он используется вместе с подложками, имеющими различные пространственные профили нагрева и охлаждения, такие как неметаллические подложки или подложки, имеющие изменяющуюся толщину, острые края и углы.
По этой причине, было бы желательным создание способа для получения покрытий с внешним видом, с пониженным блеском, из композиций для УФ отверждаемых порошковых покрытий, на подложках, имеющих различные пространственные профили нагрева и охлаждения, таких как неметаллические подложки.
Патент США № 6017640 описывает сдвоенные термоотверждаемые и отверждаемые действием ультрафиолетового света порошковые покрытия, содержащие смесь a) ненасыщенной смолы, выбранной из ненасыщенных сложных полиэфиров, ненасыщенных полиакрилатов, ненасыщенных полиметакрилатов и их смесей; b) необязательного совместно полимеризующегося агента для поперечной сшивки смолы; c) фотоинициатора; d) термического инициатора; и e) вещества, делающего материал непрозрачным, выбранного из пигментов, наполнителей, и их смесей. Порошковые покрытия патента США № 6017640 позволяют получить поверхности, имеющие исключительную гладкость и желаемый блеск, при этом глянцевость этих поверхностей снижается путем добавления либо наполнителей, либо веществ для контроля блеска. Как указано выше, однако, высокая скорость отверждения УФ отверждаемых порошков не дает возможности обычным наполнителям или воскам слипаться на поверхности достаточно быстро для получения пониженного блеска, вызывая, вместо этого, их захват внутри покрытия.
По этой причине, желательно найти способ для получения порошкового покрытия с пониженным блеском из композиций УФ отверждаемых порошковых покрытий, который не включает в себя ни наполнителей, ни веществ для контроля блеска.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на композицию для порошкового покрытия, которая, при отверждении, приводит к получению покрытия с пониженным блеском, указанная композиция содержит:
основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания;
примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов поперечно сшиваемого акрилового полимера; и
примерно от 0,1 до 10 процентов одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, все проценты приводятся в виде массового процента по отношению к общей массе указанных поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде.
Настоящее изобретение также направлено на способ для получения покрытия, имеющего пониженный блеск, причем указанный способ включает в себя стадии:
нанесения на подложку слоя композиции порошкового покрытия с пониженным блеском, содержащей основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания; примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов поперечно сшиваемого акрилового полимера; и примерно от 0,1 до 10 процентов одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, все проценты приведены в виде массового процента по отношению к общей массе указанных поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде;
нагревания указанного слоя до образования пленки; и
отверждения указанной пленки до образования указанного покрытия, имеющего пониженный блеск.
Настоящее изобретение, кроме того, направлено на способ для получения композиции порошкового покрытия с пониженным блеском, включающий в себя стадии:
смешивания основного полимера, выбранного из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания, вместе с примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов поперечно сшиваемого акрилового полимера и примерно от 0,1 до 10 процентов одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, с формированием смеси, все проценты приведены в виде массового процента по отношению к общей массе указанных поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде;
нагревания указанной смеси до образования расплавленной смеси;
экструдирования из расплава указанной расплавленной смеси с получением расплавленного экструдата;
отверждения указанного расплавленного экструдата с получением твердого экструдата;разделения указанного твердого экструдата на фрагменты; и
измельчения указанных фрагментов.
Подробное описание предпочтительного воплощения
Как здесь определяется:
"Покрытие с пониженным блеском" означает покрытия, имеющие блеск, находящийся в пределах от 0,1 до 80, предпочтительно, в пределах от 1 до 50, более предпочтительно, от 10 до 30, когда он измеряется под углом отражения 60°, с помощью Micro-Tri-Gloss Giossimeter, поставляемого BYK Gardner, Pomano Beach, Florida.
"Гладкие покрытия" обозначает покрытия, имеющие видимую гладкость и гладкость, достаточную для письма. Покрытие рассматривается как достаточно гладкое для письма, если линия, нарисованная вручную, с использованием шариковой ручки, на писчей бумаге стандартного качества, помещенной непосредственно на поверхность с нанесенным покрытием, визуально воспринимается как непрерывная (без разрывов) и регулярная (без извивов). Видимая гладкость покрытия определяется по шкале от 1 до 10, с использованием стандартов гладкости PCI (Powder Coating Institute, Alexandria, Virginia), где 1 представляет очень неровную апельсиновую корку, и 10 представляет наивысшую степень гладкости.
"Поперечно сшиваемый полимер" обозначает полимер, имеющий одну или несколько двойных связей углерод-углерод, расположенных в основной цепи полимера, расположенных в виде боковых групп, ответвленных от основной цепи полимера, расположенных на концах основной цепи полимера, или их сочетания.
Термин "сфероидальный", как он здесь используется, обозначает, в целом, сферический по форме. Более конкретно, этот термин обозначает материалы наполнителей, которые содержат менее чем 25% агломератов частиц или изломленных частиц, содержащих острые или грубые края. Сфероидальные частицы должны быть не реакционно-способными или инертными, с тем, чтобы не влиять отрицательно на другие свойства композиции.
"Подложка из прессованных древесных материалов с пропиткой" (ДСП) обозначает, подложки, полученные из частиц древесины, волокон, крошки или стружек, таких как твердая древесностружечная плита, древесноволокнистая плита средней плотности, древесноволокнистая плита из ориентированных волокон, также известная как вафельная плита, древесностружечная плита, переплетный картон и древесностружечная плита из частиц древесины. Такие ДСП, как правило, производятся под действием нагрева и давления из частиц, волокон, крошки или стружки. ДСП производят путем обработки частиц, крошки, стружки или волокон с помощью связующего, а затем, размещая эти обработанные частицы, стружки, крошки или волокна в форме мата, в сухих или влажных условиях. Затем этот мат сжимается в виде плотной подложки, как правило, в форме листа, путем приложения тепла и давления. Связующее связывает частицы, крошки, стружки или волокна и увеличивает структурную прочность и целостность ДСП, и ее водостойкость. ДСП, если это желательно, может быть сформирована в желательной форме или снабжена текстурированной поверхностью, такой как структура древесных слоев. Некоторые примеры ДСП, которые включают в себя древесноволокнистую плиту средней плотности, древесноволокнистую плиту из ориентированных волокон, древесностружечную плиту из частиц, плиту из крошки и основание для полов, дополнительно определяются ниже.
"Древесноволокнистая плита средней плотности" означает плиту, произведенную из лигноцеллюлозных волокон, связанных под действием тепла и давления, посредством тщательно диспергированной синтетической смолы или сходного с ней связующего. Такая плита производится с относительной плотностью от 0,50 до 0,88.
"Древесноволокнистая плита из ориентированных волокон (OSB)" означает плиту, изготовленную из крошки типа лигноцеллюлозных волокон, целенаправленно выровненных в некотором направлении, что делает полученную плиту более прочной, более жесткой и имеющей улучшенные свойства выдерживания размеров в направлении выравнивания, по сравнению с плитой, имеющей случайную ориентацию крошки. OSB также известно в качестве плиты плоского прессования.
"Древесностружечная плита из частиц" означает плиту, произведенную из частиц древесины, связанных под действием тепла и давления, посредством тщательно диспергированной синтетической смолы или сходного с ней связующего. Такая плита включает в себя обычные древесностружечные плиты из частиц, полученных экструдированием и сформированных в форме плиты.
"Древесноволокнистая плита из крошки" означает плиту, произведенную из древесной крошки, связанной под действием тепла и давления, посредством тщательно диспергированной синтетической смолы или сходного с ней связующего.
"Основание для пола" обозначает гладкую плоскую ДСП, используемую как панель для пола, к которой может быть приклеено эластичное покрытие для пола.
"Плита из прессованных древесных материалов с пропиткой" обозначает клееную панель из древесины, изготовленную из относительно тонких слоев фанеры, с сердцевиной из соседних слоев, расположенных под прямым углом друг к другу, или панель, изготовленную из фанеры, в сочетании с сердцевиной из пиломатериалов или ДСП.
Композиции порошковых покрытий по настоящему изобретению обеспечивают для пользователя возможность, для контроля блеска конечного покрытия, при этом, сводя к минимуму или устраняя отрицательные эффекты известных из литературы попыток контроля блеска; то есть, потерю текучести покрытия и образование поверхностных дефектов типа "апельсиновой корки".
Заявители неожиданно обнаружили, что блеск покрытия, получаемого из композиции УФ отверждаемого порошкового покрытия, может контролироваться путем использования смеси одного или нескольких свободнорадикально отверждаемых основных полимеров и одного или нескольких свободнорадикально отверждаемых акриловых полимеров, для создания покрытий с пониженным блеском, предположительно, посредством механизма дифференциального отверждения. Этот эффект может быть дополнительно усилен путем использования сфероидальных частиц.
Композиция порошкового покрытия, которая приводит к получению покрытию с пониженным блеском, при отверждении, содержит основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания; примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов, предпочтительно примерно от 10 процентов массовых до примерно 50 процентов массовых, более предпочтительно примерно от 20 до примерно 40 процентов массовых поперечно сшиваемого акрилового полимера и примерно от 0,1 до примерно 10 процентов, более предпочтительно примерно от 0,1 процента до примерно 4 процентов одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, все проценты приведены в виде массового процента по отношению к общей массе поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде.
Основной полимер может иметь концентрацию поперечно сшиваемых групп, находящуюся в пределах примерно от 0,3 процента до примерно 10 процентов, предпочтительно примерно от 0,5 процента до примерно 5 процентов, более предпочтительно примерно от 0,7 процента до примерно 3 процентов по отношению к массе поперечно сшиваемого основного полимера. Полученная с помощью ГПХ средневесовая молекулярная масса, с использованием полистирола в качестве стандарта основного полимера, может находиться в пределах от 500 до 20000, предпочтительно от 1500 до 10000.
Некоторые из поперечно сшиваемых групп, которые являются пригодными для использования, для поперечно сшиваемого сложного полиэфира, включают в себя акрилат, метакрилат, малеат, фумарат и их сочетание.
Если желательно, поперечно сшиваемые сложные полиэфиры могут быть смешаны с другими пригодными для использования поперечно сшиваемыми полимерами.
Поперечно сшиваемые сложные полиэфиры, как правило, получают путем конденсации карбоновой кислоты или поликарбоновых кислот (или их ангидридов) вместе с гидрокси- или полигидрокси-функциональными мономерами. Пригодные для использования кислоты включают в себя 1,2,4-бензолтрикарбоновую кислоту, 1,2-бензолдикарбоновую кислоту (ортофталевую кислоту), 1,3-бензолдикарбоновую кислоту, 1,4-бензолдикарбоновую кислоту (терефталевую кислоту), циклогександикарбоновую кислоту; C2-C12 линейные алифатические дикислоты, такие как адипиновая кислота и додекандикарбоновая кислота; адипиновый ангидрид, янтарный ангидрид, додекандикарбоновый ангидрид, малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, C1-C20 ароматические и алифатические монокислоты, такие как уксусная кислота, бензойная кислота; и этилен-ненасыщенные кислоты, такие как акриловая кислота и метакриловая кислота. Пригодные для использования гидрокси-функциональные мономеры включают в себя полиолы, такие как 2-гидроксиметил-2-метил-1,3-пропандиол; 2,2-бис-(2-гидроксиметил)-1,3-пропандиол; C2-C12 линейные диолы, например, 1,2-этандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол и 1,6-гександиол; разветвленные C2-C12 диолы, например, 2-метил-1,3-пропандиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол и 2-этил-2-бутил-1,3-пропандиол; алициклические диолы, например, 1,2-циклогександиол, 1,4-циклогександиол и 1,4-циклогександиметанол.
Некоторые из пригодных для использования коммерческих поперечно сшиваемых сложных полиэфиров включают в себя те, которые поставляются:I. UCB Chemicals, Smyrna, Georgia, под торговым наименованием Uvecoat® 1000, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 1100, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 2000, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 2100, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 2101, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Uvecoat® 2200, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 2300, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 9000, кристаллическая смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uvecoat® 9010, кристаллическая смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами и Uvecoat® D 8337, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, и Uvecoat® 3101, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров.
II. DSM Coating Resins, Zwolle, The Netherlands, под торговым наименованием Uracross® ZW 4892 P, ненасыщенный сложный полиэфир, Uracross® ZW 4557 P, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Uracross® ZW 4989 P, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Uracross® ZW 5125 P, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Uracross® 5026 P, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с GMA функциональными группами, Uracross® ZW 4901 P, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с малеатными конечными группами, и Uracross® P 3125, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с малеатными конечными группами.
III. Solutia lnc, St Louis, Missouri, под торговым наименованием Viaktin® VAN 1743, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Viaktin® 03490, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Viaktin® 03890, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Viaktin® 03929, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, Viaktin® 03732, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами, и Viaktin® 03729, полукристаллическая смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами.
IV. Cray Valley, Saint Celani, Spain, под торговым наименованием Reafree® ND-1291, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Reafree® ND-1530, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с акрилатными группами и Reafree® ND-1446, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров.
V. Panolam, Auburn, Maine, под торговым наименованием Pioester® 1937, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, Pioester® 275, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и Pioester® 202 HV, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров.
Пригодные для использования смеси поперечно сшиваемых сложных полиэфиров и других поперечно сшиваемых полимеров включают в себя Uvecoat® 3000, смесь смолы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и эпоксиакрилатной смолы, Uvecoat® 3001, смесь смолы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и эпоксиакрилатной смолы, Uvecoat® 3002, смесь смолы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и эпоксиакрилатной смолы и Uvecoat® 3003, смесь смолы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и эпоксиакрилатной смолы, все они поставляются UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Некоторые из поперечно сшиваемых групп, которые являются пригодными для использования, для поперечно сшиваемого полиуретана, включают в себя акрилат, метакрилат, малеат, фумарат, итаконат, алкенокси и их сочетание.
Если это желательно, поперечно сшиваемый полиуретан может смешиваться вместе с другими пригодными для использования поперечно сшиваемыми полимерами.
Поперечно сшиваемые полиуретаны, как правило, получают путем конденсации полиизоцианатов вместе с полиолами, которые описываются выше, и с мономерами, несущими поперечно сшиваемые группы, описанные выше. Пригодные для использования полиизоцианаты включают в себя алифатические или циклоалифатические ди-, три- или тетра-изоцианаты, которые могут быть или не быть этилен-ненасыщенными. Некоторые конкретные примеры алифатических полиизоцианатов включают в себя 1,2-пропилен диизоцианат, триметилен диизоцианат, тетраметилен диизоцианат, 2,3-бутилен диизоцианат, гексаметилен диизоцианат, октаметилен диизоцианат, 2,2,4-триметил гексаметилен диизоцианат, 2,4,4-триметил гексаметилен диизоцианат, додекаметилен диизоцианат, диизоцианат простого омега-дипропилового эфира, 1,3-циклопентан диизоцианат, 1,2-циклогексан диизоцианат, 1,4-циклогексан диизоцианат, изофорон диизоцианат, 4-метил-1,3-диизоцианатоциклогексан, транс-винилиден диизоцианат, дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат, 3,3'-диметил-дициклогексилметан 4,4'-диизоцианат и мета-тетраметилксилилен диизоцианат; полиизоцианаты, имеющие изоциануратные структурные единицы, такие как изоцианурат гексаметилен диизоцианата и изоцианурат изофорон диизоцианата; аддукт 2 молекул диизоцианата, такой как гексаметилен диизоцианат; уретидионы гексаметилен диизоцианата; уретидионы изофорон диизоцианата или изофорон диизоцианата; аддукт 3 молекул гексаметилен диизоцианата и 1 молекулы воды (доступны под торговым наименованием Desmodur® N, Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania). Примеры пригодных для использования ароматических полиизоцианатов включают в себя толуол диизоцианат и дифенилметан диизоцианат.
Пригодные для использования мономеры, несущие описанные выше поперечно сшиваемые группы, включают в себя простые виниловые эфиры, такие как простой 2-гидроксиэтил виниловый эфир и простой 4-гидроксибутил виниловый эфир, и сложные эфиры, такие как 2-гидроксиэтил акрилат, 2-гидроксиэтил метакрилат, 4-гидроксибутил акрилат и 4-гидроксибутил метакрилат.
Некоторые из пригодных для использования коммерчески доступных поперечно сшиваемых полиуретанов включают в себя те, которые поставляются:I. Cray Valley, Saint Celani, Spain, под торговым наименованием Reafree® ND-1605, акрилированная ароматическая полиуретановая смола и Reafree® ND-1605/2, акрилированная алифатическая полиуретановая смола.
II. DSM Coating Resins, Zwolle, The Netherlands под торговым наименованием Uracross® P 3898, винилэфируретановый сложный полиэфир, Uracross® ZW 5150 P, эпоксиакрилатная смола с малеатными конечными группами и Uracross® ZvV 5151 P, эпоксиакрилатная смола с малеатными конечными группами.
III. Solutia Inc. St. Louts, Missouri под торговым наименованием Viaktin® 03545, ненасыщенная уретанакриловая смола.
IV. Bayer Corp, Pittsburgh, Pennsylvania под торговым наименованием FAC® 314, уретанакрилатная смола и FAC® 320 B, уретанакрилатная смола.
V. Bomar Specialty Company, Winstead, Connecticut, под торговым наименованием XJH1-148 A, уретан акрилат и STC3-130 A, уретанакрилатная смола.
VI. DuPont Company, Wuppartal, Germany, под торговым наименованием Dekatol® SK 1866, уретанакрилатная смола и Dekatol® SK 2092, уретанакрилатная смола.
VII. Estron, Calvery City, Kentucky, под торговым наименованием U-810, эпоксиакрилатная смола.
VIII. Dow Chemical, Freeport, Texas, под торговым наименованием XZ92478.00, эпоксиакрилат.
Поперечно сшиваемые акрилированные полиэфиры, как правило, получают путем взаимодействия эпокси-функциональных полиэфиров с этилен-ненасыщенными карбоновыми кислотами. Некоторые из пригодных для использования эпокси-функциональных полиэфиров включают в себя полимеры бисфенола A и эпихлоргидрина; и полимеры бисфенола F и эпихлоргидрина. Некоторые из пригодных для использования этилен-ненасыщенных карбоновых кислот включают в себя акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую кислоту и фумаровую кислоту.
Поперечно сшиваемый акриловый полимер, пригодный для использования в настоящем изобретении, может иметь температуру стеклования, находящуюся в пределах примерно от 40°C до примерно 100°C, предпочтительно, примерно от 45°C до примерно 65°C; полученную с помощью ГПХ средневесовую молекулярную массу, с использованием полистирола в качестве стандарта, находящуюся в пределах примерно от 1000 до примерно 30000, предпочтительно, примерно от 2000 до примерно 20000. Поперечно сшиваемый акриловый полимер может иметь концентрацию поперечно сшиваемых групп, находящуюся в пределах примерно от 0,3 процента до примерно 10 процентов, предпочтительно, от 0,5 процента до примерно 3 процентов, от массы поперечно сшиваемого акрилового полимера. Некоторые из пригодных для использования поперечно сшиваемых групп включают в себя акрилат, метакрилат, малеат, фумарат, итаконат и их сочетание.
Поперечно сшиваемый акриловый полимер может быть приготовлен путем взаимодействия при повышенных температурах, находящихся в пределах от 50°C до 220°C, эпокси-функционального акрилового полимера с (мет)акриловой кислотой, фумаровой кислотой, итаконовой кислотой и малеиновой кислотой; гидрокси-функциональных акриловых полимеров с (мет)акриловой кислотой, фумаровой кислотой, итаконовой кислотой и малеиновой кислотой и с их ангидридами; или ангидрид-функционального полимера с гидрокси-функциональными этилен-ненасыщенными мономерами.
Пригодные для использования эпокси-функциональные акриловые полимеры могут представлять собой обычные полимеры, имеющие полученную с помощью ГПХ средневесовую молекулярную массу, находящуюся в пределах от 1000 до 30000. Коммерчески доступные эпокси-функциональные акриловые полимеры, среди прочих, поставляются Anderson Акрилов Company, Adrian, Michigan, под торговым наименованием Almatex® PD 7610 и Almatex® PD 7690.
Пригодные для использования гидрокси-функциональные акриловые полимеры представляют собой обычные полимеры, имеющие полученную с помощью ГПХ средневесовую молекулярную массу, находящуюся в пределах от 1000 до 30000. Коммерчески доступные гидрокси-функциональные акриловые полимеры, среди прочих, поставляются S.C. Johnson Company, Racine, Wisconsin, под торговым наименованием Joncryl® 802 и Joncryl® 804.
Свободнорадикальные инициаторы, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают в себя один или несколько свободнорадикальных фотоинициаторов, один или несколько свободнорадикальных термических инициаторов или их сочетания. Свободнорадикальные фотоинициаторы инициируются фотолитически, а свободнорадикальные термические инициаторы инициируются при экспонировании для повышенных температур. Может также быть использовано сочетание УФ фотоинициации и термической инициации (двойное отверждение). Когда они используются в сочетании, массовая пропорция термического инициатора и фотоинициатора находится в пределах от 10:90 до 90:10, предпочтительно, от 25:75 до 75:25.
Некоторые из пригодных для использования свободнорадикальных фотоинициаторов включают в себя оксиды бис-ацилфосфинов, такие как 2,4,6-триметилбензоил дифенилфосфин оксид; α-гидрокси кетоны. Некоторые из других пригодных для использования свободнорадикальных фотоинициаторов включают в себя:
I. Свободнорадикальные фотоинициаторы α-расщепления, включая бензоин и его производные, например простые бензоиновые эфиры, такие как простой изобутилбензоиновый эфир, и бензилкетали, такие как бензилдиметил кеталь, 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он и 4-(2-гидроксиэтокси)фенил-2-гидрокси-2-пропил кетон.
II. Арилкетоны, такие как 1-гидроксициклогексил фенил кетон, 2-бензил-2-диметиламино-1-(4-морфолинофенил)бутан-1-он, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, смесь бензофенона и 1-гидроксициклогексилфенил кетона, перфторированный дифенил титаноцен и 2-метил-1-(4-(метилтиофенил)-2-(4-морфолинил))-1-пропанон.
Могут быть использованы фотоинициаторы отщепления водорода свободнорадикального типа, в сочетании с теми, что указаны выше, или сами по себе, такие как кетон Михлера (4,4'-бисдиметиламинобензофенон), этилкетон Михлера (4,4'-бисдиэтиламинобензофенонэтилкетон), бензофенон, тиоксантон, антрохинон, d,l-камфорхинон, этил d,l-камфорхинон, кетокумарин, антрацен или их производные.
Некоторые из пригодных для использования коммерчески доступных фотоинициаторов поставляются Ciba Speciality Chemicals, Basel, Switzerland, под торговым наименованием Irgacure® 819, бис-ацил фосфиноксидный фотоинициатор и Irgacure® 2959, a-гидрокси кетоновый фотоинициатор.
Некоторые из пригодных для использования свободнорадикальных термических инициаторов включают в себя органические пероксиды, такие как бензоилпероксид; диацилпероксиды, такие как 2-4 дихлорбензилпероксид, диизононаноилпероксид, деканоил пероксид, лауроилпероксид, пероксид янтарной кислоты, ацетилпероксид, бензоил пероксид и диизобутирилпероксид; ацетилалкилсульфонилпероксиды, такие как ацетилциклогексилсульфонилпероксид; диалкилпероксидикарбонаты, такие как ди(н-пропил)пероксидикарбонат, ди(втор-бутил)пероксидикарбонат, ди(2-этилгексил)пероксидикарбонат, диизопропилпероксидикарбонат и дициклогексилпероксидикарбонат; сложные пероксидные эфиры, такие как α-кумилпероксинеодеканоат, α-кумилпероксипивалат, трет-амилнеодеканоат, трет-амилпероксинеодеканоат, трет-бутилпероксинеодеканоат, трет-амилпероксипивалат, трет-бутилпероксипивалат, 2,5-диметил-2,5-ди(2-этилгексаноилперокси)гексан, трет-амилперокси-2-этил гексаноат, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат и трет-бутилпероксиизобутират; азобис(алкилнитрил)перокси соединения, такие как 2,2'-азобис-(2,4-диметилвалеронитрил),азобисизобутиронитрил и 2,2'-азобис-(2-метилбутиронитрил); трет-бутилпероксималеиновую кислоту, 1,1'-азобис(1-циклогексанкарбонитрил); перокси кетали, такие как 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан; сложные пероксидные эфиры, такие как o,o'-трет-бутил-o-изопропилмонопероксикарбонат, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)карбонат, o,o'-трет-бутил-o-(2-этилгексил)монопероксикарбонат, трет-бутилпероксиацетат, трет-бутилпероксибензоат, ди-трет-бутилдипероксиазелат и ди-трет-бутилдипероксифталат; диалкилпероксиды, такие как дикумилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан, трет-бутилкумилпероксид, ди-трет-бутилпероксид и 2,5-диметил,2,5-ди(трет-бутилперокси)гексин-3; гидропероксиды, такие как 2,5-дигидроперокси-2,5-диметилгексан, кумен гидропероксид, трет-бутилгидропероксид и трет-амилгидропероксид; кетонпероксиды, такие как, н-бутил-4,4-бис-(трет-бутилперокси)валерат, 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, 1,1'-ди-трет-амил-пероксициклогексан, 2,2-ди(трет-бутилперокси)бутан, этил-3,3-ди(трет-бутилперокси)бутират и смесь трет-бутилпероктоата и 1,1-ди(трет-бутилперокси)циклогексана; и диазосоединения, такие как 1,1'-азобис(циклогексанкарбонитрил)пероксид.
Дополнительные термические и фотоинициаторы описываются в патенте США № 5922473; в патенте США № 6005017 и в патенте США № 6017640, все они включаются сюда в качестве ссылок.
В дополнение к указанному выше, композиции порошковых покрытий по настоящему изобретению могут содержать и другие добавки, которые обычно используются в композициях порошковых покрытий. Примеры таких добавок включают в себя наполнители, разрыхлители, добавки для придания текучести, катализаторы, фотостабилизаторы, отвердители и пигменты. Также могут быть добавлены соединения, имеющие противомикробную активность. Такие соединения описываются в патенте США № 6093407, который включается сюда в качестве ссылки.
Блеск покрытия из композиции для порошковых покрытий по настоящему изобретению может быть дополнительно снижен путем включения примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов, предпочтительно, примерно от 10 процентов до примерно 50 процентов, а более предпочтительно, примерно от 20 процентов до примерно 40 процентов, сфероидальных частиц, все проценты приведены в виде процента массового по отношению к общей массе композиции покрытия, где указанные сфероидальные частицы имеют медианный диаметр частиц, находящийся в пределах примерно от 10 микрометров до примерно 50 микрометров, предпочтительно, от 15 микрометров до 50 микрометров. Когда средний диаметр частиц уменьшается, поверхность на единицу массы увеличивается. Увеличение площади поверхности приводит к появлению тенденции, у наполнителя, к осушению покрытия, к понижению текучести и приводит к возникновению шероховатости покрытия. Сфероидальные частицы, имеющие средний диаметр, меньший чем 10 микрометров, обладают меньшим эффектом при дальнейшем снижении блеска, в то время как при средних диаметрах, больших чем 10 микрометров, в особенности больших чем 15 микрометров, присутствие сфероидальных частиц приводит к дополнительному снижению блеска.
Верхний предел диаметра сфероидальных частиц зависит от предполагаемой толщины конечного покрытия, при этом частицы должны иметь диаметр, меньший, чем толщина покрытия. Большинство порошковых покрытий, в особенности "декоративные" порошковые покрытия, разрабатываются для нанесения при толщине сухой пленки примерно 50 микрон. Таким образом, в большинстве применений сфероидальные частицы должны иметь максимальный диаметр, меньший примерно чем 50 микрон, предпочтительно, 40 микрон.
Сфероидальные частицы, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают в себя стеклянные микросферы, керамические микросферы, сфероидальные минералы, полимерные микросферы, металлические микросферы или их сочетание.
Некоторые из пригодных для использования коммерчески доступных сфероидальных частиц перечислены ниже:
| Таблица 1 | |||
| Сфероидальные агенты для контроля блеска | |||
| Стеклянные микросферы (Potters Industries, Inc, Valley Forge, Pennsylvania) | |||
| Качество | Макс.диам. (мкм) | Медианный диам. (мкм) | Снижение блеска |
| Spheriglass™ 3000E | 90% ≤ 60 мкм | 3 мкм | Высокое1 |
| Spheriglass™ 3000E просеяны при 45 мкм | 45 | 23 | Высокое |
| Spheriglass™ 10000E | 6 | 3 | Низкое (слишком мелкие) |
| Керамические микросферы (3M Corporation, Minneapolis, Minnesota) | |||
| G200 Zeeospheres™ | 12 | 4 | Низкое (слишком мелкие) |
| G400 Zeeospheres™ | 24 | 5 | Низкое (слишком мелкие) |
| G600 Zeospheres™ | 40 | 6 | Низкое (слишком мелкие) |
| W610 Zeeospheres™ | 40 | 10 | Практически нет (слишком мелкие) |
| G800 Zeeospheres™ | 200 | 18 | Высокое1 |
| G850 Zeeospheres™ | 200 | 40 | Высокое 1 |
| G850 Zeeospheres™ просеянные при 45 мкм | 45 | 20 | Высокое |
| Кристобалит (C.E.D. Process Минералы, Inc., Akron, Ohio) | |||
| Goresil™C-400 | 100 | 9 | Низкое (слишком мелкие)1 |
| Goresil™ 1045 | 45 | 10 | Практически нет (слишком мелкие) |
| Goresil™ 835 | 35 | 8 | Низкое (слишком мелкие) |
| Goresil™ 525 | 25 | 5 | Низкое (слишком мелкие) |
| Goresil™ 215 | 15 | 2 | Низкое (слишком мелкие) |
Композиция порошкового покрытия с пониженным блеском может быть приготовлена путем использования следующих стадий:
Основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания; примерно от 5 процентов до примерно 60 процентов поперечно сшиваемого акрилового полимера и примерно от 0,1 до 10 процентов одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов смешивают в обычном миксере, для формирования смеси. Все описанные выше проценты приведены в виде процентов массовых по отношению к общей массе поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде. Затем смесь нагревают, как правило, в обычном экструдере, до образования расплавленной смеси. Температура расплава в зависимости от химического состава композиции, как правило, находится в пределах от 80 до 150°C. Затем расплавленная смесь экструдируется из расплава в виде расплавленного экструдата. Как правило, стадия экструдирования из расплава имеет место при давлении, достаточном для получения расплавленного экструдата, который затем отверждается до состояния твердого экструдата, как правило, путем прохождения через охлаждаемые валки. Затем отвержденный экструдат разделяют с помощью обычных средств, например путем прохождения через валки с зубцами или бороздками, на фрагменты, которые затем удобно измельчать до измельченных фрагментов с размером, находящимся в пределах от 5 до 200, предпочтительно, от 10 до 100 микрометров. Если это желательно, однородность частиц по размерам может быть улучшена путем пропускания измельченных фрагментов через сито, например через 180-микрометровое сито, для удаления крупных фрагментов. Если это желательно, к измельченным фрагментам может быть добавлена вода или водная среда для формирования водной суспензии.
Если это желательно, смесь, описанная выше, может включать в себя описанные выше сфероидальные частицы при указанных выше процентных отношениях.
Гладкое покрытие, имеющее пониженный блеск, может быть получено в соответствии со следующими стадиями:
Слой описанной выше композиции порошкового покрытия с пониженным блеском наносится на подложку с помощью обычных средств, например, путем электростатического распыления, термического или пламенного распыления, или путем погружения в псевдоожиженный слой, содержащий композицию порошкового покрытия. Если это желательно, композиция порошкового покрытия может содержать описанные выше сфероидальные частицы в описанных выше количествах. Покрытия могут наноситься на металлические или неметаллические подложки. Толщина слоя подбирается с тем, чтобы получить диапазон толщины покрытия от 10 микрометров до 500 микрометров. Необходимо понять, что толщина покрытия зависит от его предполагаемого использования. Так, например, когда оно наносится на подложку из прессованных древесных материалов с пропиткой, она может изменяться в пределах от 25 до 300 микрометров (от 1 до 12 мил), когда оно наносится на металлическую подложку, она может находиться в пределах от 10 до 500 микрометров (от 0,5 до 20 мил).
После осаждения слоя композиции порошкового покрытия на подложку, эту подложку, как правило, нагревают для плавления композиции и для того, чтобы вызвать ее растекание и сформировать пленку на поверхности подложки. В определенных применениях, подложка или та ее часть, на которую должно наноситься покрытие, может предварительно нагреваться перед нанесением порошка, а затем, если это желательно, нагреваться опять, после нанесения порошка. Для этих различных стадий нагрева повсеместно используются газовые или электрические печи, но известны и другие способы (например, микроволновые печи). Как правило, в зависимости от химического состава композиции для покрытия, слой нагревают до температуры, находящейся в пределах примерно от 80°C до примерно 200°C, предпочтительно, примерно от 80°C до примерно 150°C, а более предпочтительно, примерно от 80°C до примерно 120°C. Как правило, в зависимости от химического состава композиции покрытия, слой экспонируют для описанных выше температур, в течение примерно от 0,5 до 10 минут, предпочтительно, примерно от 1 до примерно 5 минут. Чем больше температура, тем более коротким будет время экспонирования, и наоборот.
После формирования пленки на подложке, она отверждается в виде покрытия с пониженным блеском, которое может быть гладким. Пленка может отверждаться с помощью нескольких альтернативных средств. Например, пленка может отверждаться путем действия на нее химически активного излучения, повышенных температур, путем действия на нее последовательно повышенных температур, а затем химически активного излучения, путем действия последовательно химически активного излучения, а затем повышенных температур, предпочтительно, в течение примерно от 5 до примерно 30 минут; или путем ее одновременного действия химически активного излучения и повышенных температур.
В зависимости от химического состава композиции покрытия, типичные повышенные температуры находятся в пределах от 90 до 220°C, предпочтительно, от 100 до 200°C, а более предпочтительно, от 100 до 170°C. Термическое отверждение может осуществляться с помощью обычных средств, которые используют теплопроводность, конвекцию, излучение или любое их сочетание.
В зависимости от химического состава композиции покрытия, типичное химически активное излучение включает в себя УФ-излучение, излучение электронного луча или их сочетание, при дозе примерно от 0,25 до примерно 5,0, предпочтительно, примерно от 0,5 до примерно 3 джоулей на квадратный сантиметр.
ПРИМЕРЫ
В примерах, описанных ниже, перечислены следующие компоненты: полимер 1 (получение поперечно сшиваемого акрилового полимера)
В трехгорлом стеклянном реакторе, снабженном мешалкой, термопарой и воронкой, 700 массовых частей (мас.частей) бутилацетата нагревают до 20°C. Затем смесь 1302 мас.частей глицидил метакрилата, 348 мас.частей стирола и 747 мас.частей метилметакрилата добавляют в течение 6,5-часового периода. Одновременно также добавляют раствор 215 мас.частей третичного бутилпероктоата в 250 мас.частях бутилацетата. По окончании 6,5 часов к загрузке добавляют дополнительный раствор из 34 мас.частей третичного бутилпероктоата в 34 мас.частях бутилацетата. Затем 50 мас.частей бутилацетата используют для промывки трубок, предназначенных для подвода мономера и инициатора. Загрузку выдерживают при 120°C в течение дополнительного 4-часового периода. После этого к загрузке добавляют 6,4 мас.части 4-метоксифенола, с последующим добавлением 103 мас.частей акриловой кислоты и 210 мас.частей бутилацетата. Загрузку выдерживают при 120°C до тех пор, пока кислотное число не опустится ниже 1 мг KOH/г твердых продуктов смолы. После этого прикладывают вакуум и растворитель удаляют до тех пор, пока не будет получено содержание твердых продуктов >99%. Полученный вязкий акрилоил функциональный акриловый полимер выливают на плоский поддон и, после отверждения, измельчают. Полимер имеет Tg, равную 57-62°C (измеренную посредством DSC), вязкость расплава при 150°C, равную 1800 сП, и содержание двойных связей 1,4% (вычисленное как C=C, равное 24D).
Uvecoat® 3002, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров от UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Uvecoat® 3001, смесь смолы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров и эпоксиакрилатной смолы от UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Uvecoat® 3101, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров от UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Uralac® 3125, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров от DSM Coating Resins, Zwolle, The Netherlands,
Uracross® 3307, агент для поперечной сшивки на основе простого дивинилового эфира от DSM Coating Resins, Zwolle, The Netherlands.
Uvecoat® 2100, смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров от UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Uvecoat® 9010, кристаллическая смола на основе ненасыщенных сложных полиэфиров с метакрилатными конечными группами от UCB Chemicals, Smyrna, Georgia.
Irgacure® 819, фотоинициатор от Ciba Specialty Chemicals, Basel, Switzerland.
Irgacure® 2959, фотоинициатор от Ciba Specialty Chemicals, Basel, Switzerland.
R-706®, пигмент на основе двуокиси титана от E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware.
Sphereiglasss® 3000E, наполнитель из стеклянных шариков от P.Q. Corporation, Valley Forge, Pennsylvania (просеивают на сите 325 меш, для удаления частиц, больших чем 45 микрометров)Modiflow® III, добавка для улучшения текучести от Solutia, St. Louis, Missouri.
Luperox® ACP35, термический свободнорадикальный отвердитель на основе бензоил пероксида от Atofina Specialty Chemicals, Philadelphia, Pennsylvania.
Композиции порошковых покрытий, перечисленные в таблицах 2, 3 и 4, приготавливают с помощью стандартного способа. Компоненты объединяют и смешивают в мешке, затем экструдируют из расплава. Экструдат отверждают между охлаждаемыми валками, затем разламывают и измельчают до порошка. Порошки пропускают через сита 80 меш (180 микрон), для удаления крупных частиц.
Покрытия получают путем нанесения порошкообразных композиций, перечисленных в таблицах 2 и 4, на панели из мягкой стали, толщиной 0,032 дюйма, плавления покрытия в течение 4 минут, при 121°C-177°C (250-350°F), с последующим действием, в течение 15 секунд, ультрафиолетового излучения от двух ламп, лампы Fusion "V" и лампы Fusion "H", для общей дозы приблизительно 2,5 Дж/см2.
Покрытия в таблице 3 получают путем предварительного нагрева образца древесноволокнистой плиты средней плотности толщиной 1 дюйм до температуры поверхности 65°C (150°F), нанесения порошка путем электростатического распыления, плавления покрытия в течение 4 минут, при 93-127°C (200-260°F), с последующим действием, в течение 15 секунд, ультрафиолетового излучения от двух ламп, лампы Fusion "V" и лампы Fusion "H", для общей дозы приблизительно 2,5 Дж/см2.
После охлаждения, подложки с нанесенным покрытием оцениваются на блеск, гладкость и химическую стойкость. Исследование ASTM на блеск при угле отражения 60° представляет собой ASTM D523-89. Для определения химической стойкости используется следующий способ:
Исследование на химическую стойкость с помощью МЭК
(1) С помощью ватного тампона, пропитанного метилэтилкетоном (МЭК), отрезок детали с нанесенным покрытием длиной один дюйм протирается с помощью пятидесяти двойных протирок. Двойная протирка состоит из одного прохождения поверхности с нанесенным покрытием вверх и одного назад, как при стирании риски от карандаша. При этом используется примерно такое же усилие, как и при стирании с помощью ластика для карандаша.
(2) После всех двойных протирок, дается возможность для испарения МЭК и покрытие оценивается следующим образом:
I. Протирка насквозь, то есть подложка обнажается.
II. Сильное стирание, то есть удаляется большой процент, больший чем 25% от толщины покрытия, как определяется визуально, но подложка не обнажается. Для покрытия с цветом, отличающимся от белого, большое количество пигмента наблюдается на ватном тампоне.
III. Умеренное стирание, то есть удаляется умеренный процент, 10-25% от толщины покрытия. Для покрытия с цветом, отличающегося от белого, умеренное количество пигмента наблюдается на ватном тампоне.
IV. Легкое стирание, то есть удаляется малое количество покрытия, меньшее чем 10%. Малое количество пигмента наблюдается на тампоне. Отмечается потеря блеска.
V. Отсутствие эффекта, то есть стирание не наблюдается. Потери блеска не наблюдается.
(3) Хотя стандартными баллами являются 1, 2, 3, 4 или 5, промежуточные оценки (например, 1,5, 2,5 и тому подобное) также могут быть использованы при оценивании покрытий.
| Таблица 2 | ||||||||||||||
| Композиции покрытий (части массовые) | ||||||||||||||
| Компонент1 | Ctl 1 | Ctl 2 | Ctl 3 | Ctl 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Полимер 1 | 100 | --- | --- | --- | 50 | 30 | 20 | 10 | 50 | 50 | 30 | 50 | 30 | 50 |
| Uvecoat® 2100 | --- | 100 | --- | --- | 50 | 70 | 80 | 90 | 50 | --- | --- | --- | --- | --- |
| Uvecoat® 3002 | --- | --- | 100 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 50 | 70 | --- | --- | --- |
| Uralac® 3125 | --- | --- | --- | 85 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 35 | 55 | 35 |
| Uracross® 3307 | --- | --- | --- | 15 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 15 | 15 | 15 |
| Spheridlass® 3000E(просеян через сито 45 микрон) | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 40 | --- | --- | --- | --- | 40 |
| Свойства покрытий | ||||||||||||||
| Блеск (отражение под уголом 60°) | 86 | 97 | 97 | 96 | 73 | 31 | 46 | 51 | 47 | 64 | 57 | 61 | 41 | 27 |
| Гладкость3 | 6 | 4 | 7 | 4 | 1 | 6 | 3 | 2 | 5 | 6 | 8 | 5 | 3 | 7 |
| Химическая стойкость4 | 3,5 | 4 | 3 | 5 | 3,5 | 2,5 | 2,5 | 4 | 4,5 | 4 | 2,5 | 3 | 4 | 3 |
| Примечания | ||||||||||||||
| 1. Ctl 1, Ctl 2, Ctl 3 и Ctl 4 представляют собой сравнительные примеры. | ||||||||||||||
| 2. Все покрытия содержат также Modaflow® III, 1,3 части; Irgacure® 819, 2,5 части; Irgacure® 2959, 0,5 части; и R-706®, 40 частей. | ||||||||||||||
| 3. Гладкость PCI: по сравнению со стандартами от 1 (грубая апельсиновая корка) до 10 (гладкая). | ||||||||||||||
| 4. Определяется по воздействию на покрытие 50 двойных протирок с помощью пропитанного метилэтилкетоном ватного тампона, оценки от 1 (протирка насквозь) до 5 (эффекта нет). | ||||||||||||||
| 5. Все указанные выше покрытия имеют гладкость, пригодную для письма. |
| Таблица 3 | |||
| Композиции покрытий (части массовые) | |||
| Компонент1 | Ctl 5 | 15 | 16 |
| 0,46X021-42 | --- | 30 | 30 |
| Uvecoat® 3001 | 34,3 | 24 | 24 |
| Uvecoat® 3101 | 51,4 | 36 | 36 |
| Uvecoat® 9010 | 14,3 | ||
| Uvecoat® 9010 | 14,3 | 10 | 10 |
| Spheridlass® 3000E(просеян через сито 45 микрон) | 40 | ||
| Свойства покрытия | |||
| Блеск (отражение под уголом 60°) | 58 | 36 | 26 |
| Гладкость2 | 8 | 9 | 9 |
| Химическая стойкость3 | 4 | 4 | 4 |
| Примечания | |||
| 1. Ctl 5 представляют собой сравнительный пример. | |||
| 2. Все покрытия содержат также Modaflow® 6000, 1,3 части; Irgacure® 819, 1,5 части; Irgacure® 2959, 1,0 часть; и R-706®, 30 частей. | |||
| 3. Гладкость PCI: по сравнению со стандартами от 1 (грубая апельсиновая корка) до 10 (гладкая). | |||
| 4. Определяется по воздействию на покрытие 50 двойных протирок с помощью пропитанного метилэтилкетоном ватного тампона, оценки от 1 (протирка насквозь) до 5 (эффекта нет). | |||
| 5. Все указанные выше покрытия имеют гладкость, пригодную для письма. |
Обсуждение результатов
Контроль (Сравнительные примеры) 1-4: Эти сравнительные примеры, которые находятся вне объема настоящего изобретения, демонстрируют сильный блеск, типичный для коммерческих систем на основе УФ отверждаемых смол. Покрытия демонстрируют апельсиновую корку, от легкой до умеренной, и химическую стойкость, от хорошей до превосходной.
Контроль (Сравнительный пример) 5: Этот пример, вне объема настоящего изобретения, демонстрирует гладкое покрытие с самым пониженным блеском, доступным в настоящее время, где пониженный блеск происходит от сочетаний смол, и куда не включается поперечно сшиваемый акриловый полимер.
Примеры 5-8: Эти примеры демонстрируют воздействие различных количеств поперечно сшиваемого акрилового полимера, смешанного с поперечно сшиваемым сложным полиэфиром (Uvecoat® 2100). Самый маленький блеск и оптимальная гладкость наблюдаются, когда смесь содержит 30 мас.% полимера 1. Блеск уменьшается, как это желательно, от 86 и 97 (Ctl.1 и Ctl.2) до 31 (Пр.6), в то время как гладкость, как это желательно, сохраняется или увеличивается от 6 и 4 (Ctl.1 и Ctl.2) до 6 (Пр.6). Наблюдается минимальное уменьшение химической стойкости (от 3,5 и 4 (Ctl.1 и Ctl.2)) до 2,5 (Пр.6).
Примеры 10 и 11: Эти примеры демонстрируют, что тенденция, наблюдаемая в примерах 5-8, наблюдается также и для других сочетаний акриловый полимер/сложный полиэфир. Блеск, как это желательно, уменьшается от 86 и 97 (Ctl.1 и Ctl.3) до 64 и 57 (Пр.10 и Пр.11), и при этом гладкость, как это желательно, увеличивается от 6 и 7 (Ctl.1 и Ctl.3) до 6 и 8 (Пр.10 и Пр.11). Наблюдается минимальное уменьшение химической стойкости от 3,5 и 3 (Ctl. 1 и Ctl. 3) до 2,5 (Пр.11).
Примеры 12 и 13: Эти примеры демонстрируют, что тенденция, наблюдаемая в примерах 5-8 и 10-11, наблюдается также для сочетаний поперечно сшиваемого акрилового полимера со смесями поперечно сшиваемого сложного полиэфира и поперечно сшиваемого полиуретана. Блеск, как это желательно, уменьшается от 86 и 96 (Ctl.1 и Ctl.4) до 41 (Пр. 13). Наблюдается минимальное уменьшение гладкости от 6 и 4 (Ctl.1 и Ctl.4) до 3 (Пр.13). Наблюдается минимальное уменьшение химической стойкости от 3,5 и 5 (Ctl.1 и Ctl.4) до 4 (Пр.13).
Пара примеров 5 и 9, пара примеров 12 и 14 и пара примеров 15 и 16: Эти пары примеров демонстрируют, что значительное снижение блеска и увеличение гладкости наблюдаются при добавлении сфероидальных стеклянных наполнителей. Добавление 40 частей сфероидального наполнителя понижает блеск от 73 (Пр.5) до 47 (Пр.9), при этом повышая гладкость от 1 до 5. Добавление 40 частей сфероидального наполнителя уменьшает блеск от 61 (Пр.12) до 27 (Пр.14), при этом улучшая гладкость от 5 до 7. Добавление 40 частей сфероидального наполнителя уменьшает блеск от 36 (Пр.15) до 26 (Пр.16), не влияя на гладкость.
Примеры 15 и 16: Эти примеры демонстрируют, что покрытия с пониженным блеском могут быть получены при температурах плавления порошка 90-120°C, как правило, используемых для чувствительных к нагреву подложек, таких как древесноволокнистая плита средней плотности. Присутствие поперечно сшиваемого акрилового полимера, по сравнению с контролем 5, не только понижает блеск, но также улучшает гладкость.
1. Композиция порошкового покрытия, которое при отверждении дает покрытие с пониженным блеском, причем указанная композиция содержит:
основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания;
примерно от 5 до примерно 60% поперечно сшиваемого акрилового полимера, имеющего температуру стеклования примерно от 40 до 100°С; и примерно 0,1 до 10% одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, все проценты приведены в виде массового процента по отношению к общей массе указанного поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера в твердом виде.
2. Композиция порошкового покрытия по п.1, дополнительно содержащая примерно от 5 до 50% сфероидальных частиц, все проценты приведены в виде массовых процентов по отношению к общей массе композиции для покрытия, и где указанные сфероидальные частицы имеют медианный диаметр частиц примерно от 10 до примерно 50 мкм.
3. Композиция покрытия по п.2, где сфероидальные частицы выбираются из группы, состоящей из стеклянных микросфер, керамических микросфер, сфероидальных минералов, полимерных микросфер, металлических микросфер и их сочетания.
4. Композиция покрытия по п.1, где указанный поперечно сшиваемый акриловый полимер имеет температуру стеклования примерно от 40 до примерно 100°С.
5. Композиция покрытия по п.1, где указанный поперечно сшиваемый акриловый полимер имеет определенную с помощью ГПХ средневесовую молекулярную массу примерно от 1000 до примерно 30000.
6. Композиция покрытия по п.1-4 или 5, где указанный поперечно сшиваемый акриловый полимер имеет концентрацию поперечно сшиваемых групп примерно от 0,3 до примерно 10% от массы поперечно сшиваемого акрилового полимера.
7. Композиция покрытия по п.6, где указанные поперечно сшиваемые группы представляют собой акрилат, метакрилат, малеат, фумарат, итаконат и их сочетание.
8. Композиция покрытия по п.1, где указанный свободнорадикальный инициатор включает в себя термический инициатор, фотоинициатор или их сочетание.
9. Способ получения покрытия, имеющего пониженный блеск, указанный способ включает стадии:
нанесения на подложку слоя композиции порошкового покрытия с пониженным блеском, содержащей основной полимер, выбранный из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетание; примерно от 5 до примерно 60% поперечно сшиваемого акрилового полимера, имеющего температуру стеклования примерно от 40 до 100°С; и примерно от 0,1 до 10% одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, все проценты приведены в виде массовых процентов по отношению к общей массе твердых продуктов указанного поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера,
нагревания указанного слоя до образования пленки и
отверждения указанной пленки до образования указанного покрытия, имеющего пониженный блеск.
10. Способ по п.9, где указанная композиция покрытия дополнительно содержит примерно от 5 до 50% сфероидальных частиц, все проценты приведены в виде процентов массовых по отношению к общей массе композиции покрытия, и где указанные сфероидальные частицы имеют медианный диаметр частиц примерно от 10 до примерно 50 мкм.
11. Способ по п.9 или 10, где на указанной стадии отверждения указанный слой подвергают действию химически активного излучения.
12. Способ по п.9 или 10, где на указанной стадии отверждения указанный слой подвергают действию повышенной температуры, находящейся в пределах от 90 до 220°С.
13. Способ по п.9 или 10, где на указанной стадии отверждения указанный слой подвергают действию химически активного излучения и повышенной температуры, находящейся в пределах от 90 до 220°С.
14. Способ по п.13, где на указанной стадии отверждения указанный слой дополнительно продолжают подвергать действию указанной повышенной температуры в течение примерно от 5 до примерно 30 мин, после прекращения действия указанного химически активного излучения.
15. Способ по п.9 или 10, где на указанной стадии отверждения указанный слой подвергают действию химически активного излучения с последующим действием повышенной температуры, находящейся в пределах от 90 до 220°С, или действию повышенной температуры, находящейся в пределах от 90 до 220°С, с последующим действием для химически активного излучения.
16. Способ по п.9 или 10, где указанное покрытие является гладким.
17. Способ по п.9 или 10, где указанная подложка представляет собой корпус автомобиля или подложку из прессованных древесных материалов с пропиткой.
18. Способ получения композиции порошкового покрытия с пониженным блеском, включающий стадии:
смешивания основного полимера, выбранного из группы, состоящей из поперечно сшиваемого сложного полиэфира, поперечно сшиваемого полиуретана, поперечно сшиваемого акрилированного простого полиэфира и их сочетания, вместе с примерно от 5 до примерно 60% поперечно сшиваемого акрилового полимера, имеющего температуру стеклования примерно от 40 до 100°С, и примерно от 0,1 до 10% одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов, с получением смеси, все проценты приведены в виде процентов массовых по отношению к общей массе твердых продуктов указанного поперечно сшиваемого основного и акрилового полимера;
нагревания указанной смеси до образования расплавленной смеси;
экструдирования из расплава указанной расплавленной смеси с образованием расплавленного экструдата;
отверждения указанного расплавленного экструдата с образованием твердого экструдата;
разделения указанного твердого экструдата на фрагменты и
измельчения указанных фрагментов.
19. Способ по п.18, где указанная смесь дополнительно содержит примерно от 5 до 50% сфероидальных частиц, все проценты приведены в виде процентов массовых по отношению к общей массе композиции для покрытия, и где указанные сфероидальные частицы имеют медианный диаметр частиц примерно от 10 до примерно 50 мкм.
20. Способ по п.18 или 19, дополнительно включающий в себя пропускание измельченных фрагментов через 180-микрометровое сито для удаления крупных фрагментов.
21. Способ по п.18 или 19, дополнительно включающий в себя добавление воды к указанным фрагментам с образованием водной суспензии.
