Покрытия, предназначенные для использования в условиях высокой влажности
Изобретение относится к композиции покрытия, содержащей латекс винил-ацетат-акрилового сополимера, где упомянутый латекс сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, где упомянутый латекс сополимера, кроме того, характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей 0,5 мг/см2/мм/24 часа. Изобретение также относится к самому латексу сополимера и к способу улучшения способности покрытия противостоять воздействию среды с высокой влажностью, включающему добавление к композиции покрытия латекса винил-ацетат-акрилового сополимера. Технический результат – обеспечение высокого отталкивания водяных паров и высокой проницаемости водяных паров покрытиями, включающими латекс винил-ацетат-акрилового сополимера. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 табл., 2 пр.
Уровень техники изобретения
Покрытия, использующиеся в областях применения для принятия ванны и проведения спа-процедур, сталкиваются с проблемами, обусловленными условиями высокой влажности, которые присутствуют в таких средах. Некоторые проблемы, ассоциированные с покрытиями, использующимися в средах с высокой влажностью, включают водные пятна, водяные полосы и проблемы с вымарыванием. Некоторые существующие продукты в виде покрытий характеризуются хорошим отталкиванием водяных паров, но относительно низкой проницаемостью водяных паров. Данные продукты имеют тенденцию к демонстрации хороших эксплуатационных характеристик при относительной свежести покрытия; однако, при старении покрытия, даже по истечении всего лишь только нескольких месяцев после нанесения проницаемость водяных паров может уменьшиться до нежелательного уровня, что ослабляет стойкость покрытия к конденсированию водяных паров. Затем это может в результате привести к появлению некоторых или всех проблем, отмеченных выше.
Еще один недостаток существующих покрытий встречается при нанесении таких продуктов на поверхность с прежде нанесенным покрытием. Отталкивание воды покрытиями ослабляется поверхностно-активными веществами, выщелачиваемыми из прежних покрытий, что также может привести к появлению водных пятен, водяных полос и проблем с вымарыванием. Существующие покрытия, разработанные для областей применения при высокой влажности, также имеют тенденцию к демонстрации высокой стоимости.
Улучшенные признаки в сопоставлении с существующими покрытиями могут обнаруживать силиконовые смолы; однако им также свойственны недостатки. Например, силиконовые смолы имеют тенденцию к демонстрации довольно высокой стоимости. Кроме того, они могут обнаруживать неудовлетворительные характеристики текучести и выравнивающую способность, что является нежелательным для внутренних покрытий. Также могут присутствовать и проблемы с нанесением последующего покрытия.
Одним примером существующего покрытия является краска для внутренних покрытий, устойчивая к появлению плесени и гнили, Perma-White Mold & Mildew Proof Interior Paint от компании Zinsser (которая предполагается для нанесения на площадях в ванной комнате и на кухне). Данный продукт совместно с образцами матовой краски (ID: JAM0516) и смоляной лаковой краски (ID: EXP-4539) от компании Dow Chemicals подвергся испытаниям в условиях высокой влажности и продемонстрировал неудовлетворительные эксплуатационные характеристики в отношении стойкости к конденсированию водяных паров. Таким образом, существует потребность в улучшенных покрытиях, предназначенных для использования в областях применения при высокой влажности.
Рецептуры предшествующего уровня техники отличаются от настоящего изобретения по различным аспектам. Например, в реферате документа JP 2008003580 описывается защитная пленка для ЖКД-поляризующих пластин, которая включает слой покрытия, содержащий полимер, который включает хлорсодержащий мономер, что не является частью настоящего изобретения. В нем описывается демонстрация защитной пленкой проницаемости водяных паров при 60°С и относительной влажности 95%, меньшей, чем 300 г/м2/день. Кроме того, в нем не сообщается о краевом угле смачивания для воды настоящего изобретения.
В реферате документа JP2007047776 описывается дисплейная панель, которая имеет поляризующую пластину с защитной пленкой. В нем описывается соотношение проницаемостей водяных паров для защитной пленки после и до выдерживания дисплея в среде с 95%-ной относительной влажностью в течение 24 часов, составляющее 0,003-0,6. Опять-таки, в нем не сообщается о краевом угле смачивания для воды настоящего изобретения.
В патенте США № 3736287 описываются водная эмульсия винил-акрилового интерполимера и ее использование в латексных красках. Описанные латексные краски, как утверждается, обеспечивают достижение высокой степени сопротивления полировке, стойкости к царапанию, легкости удаления пятен и низкотемпературной коалесценции. Отсутствует какое-либо упоминание о проницаемости водяных паров или о желательном краевом угле смачивания для воды.
Патент США № 5969025 относится к клеевой композиции на водной основе, содержащей смесь из клеящих полимеров в водной системе, где смесь из клеящих полимеров представляет собой: 20-60% (масс.) акрилового полимера, характеризующегося балансом полярности, выражаемым в виде абсорбции воды в соответствии с документом DIN 53495 в диапазоне от 3 до 20%; и 40-80% (масс.) совместимой повышающей клейкость смолы, характеризующейся степенью гидрофобности согласно измерению по краевому углу смачивания между высушенной пленкой смолы и каплей дистиллированной воды, не меньшему, чем 60°, при этом уровни процентных содержаний получают при расчете на совокупное количество акрилового полимера плюс повышающей клейкость смолы, выражаемое для сухих твердых веществ. Таким образом, как это отмечалось выше, изобретение патента ’025 требует наличия смеси из акрилового полимера и повышающей клейкость смолы, которой настоящее изобретение не имеет.
Патент США № 6114045 относится к пленкам, полученным в результате нанесения и высушивания латекса на основе специальных акриловых мономеров. Данные покрытия являются как гибкими, так и характеризуются низкими поверхностной клейкостью и поверхностным натяжением. Наличие низкой клейкости и гидрофобной природы обеспечивают специальные акриловые мономеры. Несмотря на гидрофобность покрытий, отсутствует какое-либо упоминание об их водопроницаемости, и предположительно они будут характеризоваться неудовлетворительной водопроницаемостью. В ссылке не описывается включение мономера VeoVa или подобного мономера, что включается в настоящее изобретение.
Краткое изложение изобретения
Настоящее изобретение предлагает композицию покрытия, которая содержит латекс винил-акрилового сополимера, который демонстрирует гидрофобный характер поверхности согласно измерению по краевому углу смачивания для воды, составляющему приблизительно 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, и где данный латекс характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,5 мг/см2/мм/24 часа и более. В определенных вариантах осуществления латекс винил-акрилового сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим, по меньшей мере, приблизительно 70°, на поверхности высушенной латексной пленки. В других вариантах осуществления латекс винил-акрилового сополимера характеризуется удельной проницаемостью водяных паров (иногда называемой удельной проницаемостью), составляющей приблизительно 0,6 мг/см2/мм/24 часа и более. Изобретение также относится к описанному выше латексу винил-акрилового сополимера.
Композиция покрытия изобретения необязательно содержит тонкодисперсный пигментный наполнитель на основе аморфного диоксида кремния. Композиция покрытия настоящего изобретения необязательно, кроме того, содержит силиконовую добавку. Тонкодисперсный пигментный наполнитель на основе аморфного диоксида кремния и/или силиконовая добавка могут быть добавлены к композиции покрытия для улучшения эксплуатационных характеристик покрытия.
Композиция покрытия настоящего изобретения характеризуется как высоким отталкиванием водяных паров (также известным под наименованием высокой гидрофобности поверхности) согласно измерению по краевому углу смачивания для воды, составляющему приблизительно 85° и более, на поверхности высушенной пленки краски, так и удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,85 мг/см2/мм/24 часа и более, что в результате приводит к получению хорошей стойкости к конденсированию водяных паров на поверхности покрытия в условиях высокой влажности, таких как в средах при принятии ванны и проведении спа-процедур, а также хороших физических свойств пленки. В определенных вариантах осуществления композиция покрытия настоящего изобретения характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим, по меньшей мере, приблизительно 95°, на поверхности высушенной пленки краски. В других вариантах осуществления композиция покрытия характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,9 мг/см2/мм/24 часа и более. Баланс между свойствами пленки и стойкостью к конденсированию водяных паров используют для сведения к минимуму появления водных пятен, водяных полос и проблем с вымарыванием, которые зачастую встречаются на покрытиях, использующихся в таких областях применения, вследствие потеков конденсированной влаги. Покрытия настоящего изобретения также сохраняют хорошую механическую прочность в условиях высокой влажности.
Композиции покрытия настоящего изобретения также обеспечивают получение улучшенной стойкости к царапанию в сопоставлении с существующими продуктами. Стойкость к царапанию представляет собой способность покрытия противостоять появлению наружных повреждений при проведении очищения или мытья для удаления пятен или отметин. Это моделируют при использовании нанесения кистью покрытия из абразивного чистящего средства, которое с усилием размазывают по поверхности вплоть до появления наружного повреждения. Для оценки стойкости к царапанию заявитель использует модифицированный вариант документа ASTM D2486. Это делает возможным получение покрытий настоящего изобретения при увеличенных матирующих или матовых отделках поверхности, которые обычно являются недоступными для площадей воздействия высокой влажности, таких как в связи с принятием ванны и проведением спа-процедур, но желательными, а зачастую и предпочтительными вследствие своих роскошного внешнего вида и глубины окраски.
Композиции покрытий настоящего изобретения также обеспечивают достижение экологических преимуществ в сопоставлении с существующими продуктами в том отношении, что уровень летучих органических соединений (ЛОС) уменьшается до <50 г/л. В дополнение к этому, композиции покрытий настоящего изобретения свободны от алкилфенолэтоксилатов (АФЭО-свободны).
Одно дополнительное преимущество композиций покрытий настоящего изобретения заключается в экономии издержек в сопоставлении с существующими продуктами.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к композиции покрытия, содержащей латекс винил-акрилового сополимера, который демонстрирует гидрофобный характер поверхности согласно измерению по краевому углу смачивания для воды, составляющему приблизительно 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, и где данный латекс характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,5 мг/см2/мм/24 часа и более. В определенных вариантах осуществления латекс винил-акрилового сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим, по меньшей мере, приблизительно 70°, на поверхности высушенной латексной пленки. В других вариантах осуществления латекс винил-акрилового сополимера характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,6 мг/см2/мм/24 часа и более. Композиция покрытия изобретения необязательно содержит тонкодисперсный пигментный наполнитель на основе аморфного диоксида кремния и/или силиконовую добавку. Настоящее изобретение также относится к самому латексу винил-акрилового сополимера.
Латекс сополимера настоящего изобретения в общем случае включает винилацетат или мономер, подобный по структуре и физическим и химическим свойствам, такой как нижеследующие, но не ограничивающийся только этими: винилпропионат и винилвалерат; бутилакрилат или мономер, подобный по структуре и физическим и химическим свойствам, такой как нижеследующие, но не ограничивающийся только этими: метилакрилат, этилакрилат, 2-этилгексилакрилат, акриловая кислота, метилметакрилат, бутилметакрилат и метакриловая кислота; и мономер VEOVA-10 или мономер, подобный по структуре и физическим и химическим свойствам, такой как нижеследующие, но не ограничивающийся только этими: мономеры VEOVA-19 и VEOVA-11, совместно с полимеризуемым поверхностно-активным веществом и мономером, придающим адгезию во влажном состоянии.
В одном варианте осуществления латекс сополимера настоящего изобретения включает пять мономеров, а именно, винилацетат, бутилакрилат, VEOVA-10, винилсульфонат натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевину, и описывается следующей далее формулой:
В соответствии с анализом по методу гельпроникающей хроматографии (ГПХ) среднечисленная молекулярная масса (СЧММ) полимера составляет приблизительно 42000 Дальтон. Кроме того, полимер содержит менее чем приблизительно 0,001% материалов, характеризующихся значением СЧММ, меньшим, чем приблизительно 1000 Дальтон, предпочтительно меньшим, чем приблизительно 500 Дальтон. Полимер не является растворимым или диспергируемым в воде и не абсорбирует воду. Каждый мономер обладает следующей далее структурой:
| Винилацетат |
|
| Бутилакрилат |
|
| VEOVA-10 |
|
| Винилсульфонат натрия |
|
| N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина |
 . |
В одном варианте осуществления изобретения мономеры включают в полимер в количествах, представленных в таблице 1. Все уровни процентного содержания в данном описании изобретения являются массовыми, если только не будет указано другого.
| Таблица 1 | |
| Мономер | % (масс.) |
| Винилацетат | 60-90% |
| Бутилакрилат | 5-30% |
| VEOVA-10 | 5-20% |
| Винилсульфонат натрия | 0,05-0,5% |
| N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина | 0,5-1,5% |
Пример 1 включает способ получения латекса винил-акрилового сополимера настоящего изобретения.
Пример 1. Получение латекса винил-акрилового сополимера
Таблица 2 демонстрирует компоненты, использующиеся для получения латекса сополимера. Латекс сополимера из примера 1 ниже в настоящем документе обозначается как латекс 5.
| ТАБЛИЦА 2 | |
| Компонент | Количество |
| Первоначальная загрузка в реактор | |
| Деионизированная вода | 720 г |
| Поверхностно-активное вещество | 0,3 г |
| Регулятор значения рН | 3,0 г |
| Предварительная эмульсия мономеров | |
| Деионизированная вода | 450 г |
| Винилсульфонат натрия (мономер) | 6 г |
| Поверхностно-активное вещество | 100 г |
| Винилацетат (мономер) | 1000 г |
| Бутилакрилат (мономер) | 500 г |
| VEOVA-10 (мономер) | 300 г |
| N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина (мономер, придающий адгезию во влажном состоянии) | 35,0 г |
| Раствор затравочного инициатора | |
| Персульфат натрия (инициатор) | 2,0 г |
| Деионизированная вода | 18,0 г |
| Раствор инициатора замедленного действия | |
| Персульфат натрия | 2,0 |
| Деионизированная вода | 148,0 г |
| Растворы добавок для удаления непрореагировавших веществ | |
| 1) Bruggolite® FF6M | 1,0 г |
| Деионизированная вода | 20,0 г |
| 2) трет-бутилгидропероксид | 1,0 г |
| Деионизированная вода | 20,0 г |
| Деионизированная вода (прополаскивание) | 90,0 г |
В одном варианте осуществления способ, использующийся для получения латекса сополимера изобретения, включает загрузку регулятора значения рН, поверхностно-активного вещества и деионизированной воды в реактор, которые после этого перемешивают и нагревают; получение предварительной эмульсии мономеров (ПЭМ), содержащей комбинацию из мономеров, перемешивание эмульсии ПЭМ; и загрузку в реактор эмульсии ПЭМ, выдерживание реактора при указанной температуре в течение определенного периода времени; загрузку в реактор раствора затравочного инициатора; подачу в реактор эмульсии ПЭМ и раствора инициатора замедленного действия в течение определенного периода времени; выдерживание реактора при указанной температуре; прополаскивание линий при использовании деионизированной воды и выдерживание реактора при указанной температуре в течение указанного периода времени; охлаждение реактора до указанной температуры и добавление растворов добавок для удаления непрореагировавших веществ; охлаждение реактора до другой температуры; добавление растворов биоцидов и фильтрование смеси в реакторе через фильтр.
Примеры регуляторов значения рН, подходящих для использования при получении композиций изобретения, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: гидроксид аммония, гидроксид натрия, карбонат натрия, бикарбонат натрия, гидроксид калия, карбонат калия, бикарбонат калия, трифенилфосфат калия, аммиак, амины, аминоспирты (например, 2-амино-2-метил-1-пропанол и/или те соединения, которые продают под торговым наименованием AMP™ 95 в компании Angus Chemical Co.) и тому подобное и их комбинации. В определенных случаях соединения, которые квалифицируются как регуляторы значения рН, могут быть добавлены для целей, отличных от регулирования значения рН (например, для временного дезактивирования функциональных групп, реакционноспособных в другом отношении, стабилизации эмульсии и тому подобного), и, тем не менее, все еще могут в настоящем документе характеризоваться как регуляторы значения рН.
Подходящие для использования поверхностно-активные вещества, пригодные при получении композиций изобретения, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: неионные и/или анионные поверхностно-активные вещества, такие как анионные и/или неионные эмульгаторы, такие как алкилсульфаты щелочных металлов или аммония, алкилсульфоновые кислоты, жирные кислоты, оксиэтилированные алкилфенолы, ноноксинол-4-сульфат аммония, додецилбензолсульфонат натрия, додецилсульфонат натрия, тетрадецилсульфонат натрия, гексадецилсульфонат натрия, соединения, продаваемые под торговым наименованием TRITON™ (например, QS series, CF series, X series и тому подобное), соединения, продаваемые под торговым наименованием IGEPAL™, соединения, продаваемые под торговым наименованием АВЕХ, соединения, продаваемые под торговым наименованием RHODAPON™, соединения, продаваемые под торговым наименованием RHODAPEX™, соединения, продаваемые под торговым наименованием RHODAFAC™, соединения, продаваемые под торговым наименованием RHODACAL™, и тому подобное и их комбинации.
Примеры противовспенивателей, подходящих для использования в композициях изобретения, соответствующих изобретению, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: сополимеры полисилоксан-простой полиэфир, такие как соединения, продаваемые в компании Tego под торговым наименованием Foamex™, соединения, продаваемые под торговым наименованием BYK™, соединения, продаваемые под торговым наименованием Drewplus™, соединения, продаваемые под торговым наименованием Surfynol™, и тому подобное и их комбинации.
Примеры реологических модификаторов, подходящих для использования в композициях изобретения, соответствующих изобретению, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: гидрофобно-модифицированные уретановые реологические модификаторы, гидрофобно-модифицированные реологические модификаторы на основе простых полиэфиров, эмульсии, набухаемые (или растворимые) в щелочи, гидрофобно-модифицированные эмульсии, набухаемые (или растворимые) в щелочи, целлюлозные или гидрофобно-модифицированные целлюлозные реологические модификаторы. Примерами являются соединения, доступные в компании Dow под торговым наименованием Acrysol™, такие как продукты RM-8W, RM-825, RM-5000, RM-2020 NPR и RM-825, RM-5, TT-935, и продукты Natrasol™, Natrasol Plus™ и Aquaflow™ от компании Aqualon Division of Hercules Inc., продукты CoatexТМ и CoapurТМ от компании Coatex и продукт UCAR Polyphobe™ от компании Dow.
Примеры биоцидов или консервантов, подходящих для использования в композициях изобретения, соответствующих изобретению, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: соединения, продаваемые под наименованиями KathoneTM, RocimaTM или KordekTM от компании Dow, или соединения, содержащие 1,2-бензизотиазолин-3-он (БИТ), под наименованием ProxelTM, или омадин цинка, доступный в компании Arch Biocides, или 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он (ХИТ) или 2-метил-4-изотиазолин-3-он (МИТ), которые коммерчески доступны под наименованием CanguardTM в компании Dow Chemical Company, или соединения, продаваемые под наименованием NuoseptTM в компании ISP Corp. Ради ясности следует сказать то, что композиции изобретения, соответствующие изобретению, могут включать композиции латексов и/или композиции покрытий.
Пример 2: Получение композиции покрытия
Представленная ниже таблица 3 приводит компоненты, использующиеся для получения композиции покрытия изобретения, содержащей латекс сополимера, описанный в примере 1 (латекс 5). Способ, использующийся для получения композиции покрытия изобретения, соответствует навыкам специалистов в соответствующей области техники в сфере нанесения покрытия.
| Таблица 3 Ингредиенты композиции покрытия |
|
| Компонент/описание | Количество (фунт (кг)) |
| Вода | 105,247 (47,739) |
| Пропиленгликоль IND | 3,508 (1,591) |
| Биоцид | 2,005 (0,909) |
| Регулятор значения рН | 1,504 (0,682) |
| Поверхностно-активное вещество | 1,002 (0,454) |
| Tamol 165A (диспергатор) | 11,026 (5,001) |
| Противовспениватель | 1,002 (0,454) |
| Белый пигмент | 240,565 (109,118) |
| Пигментный наполнитель | 50,118 (22,733) |
| Пигментный наполнитель | 40,094 (18,186) |
| Диоксид кремния | 65,153 (29,553) |
| Abex 2020 | 6,014 (2,728) |
| Вода | 50,118 (22,733) |
| Латекс сополимера из примера 1 | 370,871 (168,224) |
| Непрозрачный полимер | 30,071 (13,640) |
| Регулятор значения рН | 2,255 (1,023) |
| Коагулятор | 12,028 (5,456) |
| Силикон | 10,024 (4,547) |
| Acrysol RM-2020 NPR (реологический модификатор) | 30,071 (13,640) |
| Coatex XP 1915 (реологический модификатор) | 10,024 (4,547) |
| Coapur XS 71 (реологический модификатор) | 2,005 (0,909) |
| Вода | 44,751 (20,299) |
| Биоцид | 2,005 (0,909) |
| Противовспениватель | 5,012 (2,273) |
| Вода | 13,142 (5,961) |
Латекс 5 подвергали испытанию для определения проницаемости водяных паров (ПВП) и краевого угла смачивания для воды (КУСВ) в сопоставлении с контрольными образцами. Значения ПВП и КУСВ представляют собой важные параметры для сведения к минимуму конденсирования водяных паров.
Значение ПВП измеряли при использовании метода испытания, применяющегося для внутренних целей заявителем, в соответствии с представлением в таблице 4. Дополнительную информацию по испытанию предлагают документы ASTM D1653-93 (Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Organic Coating Films) и Instruction Manual of BYK-Gardner Permeability Cup, которые посредством ссылки включаются в настоящий документ. Способ испытания на величину ПВП используют для определения скорости, с которой водяные пары проходят через пленки краски, латекса или других покрытий. Способ, использующийся заявителем, предполагает получение относительных сопоставлений проницаемости водяных паров для образцов покрытий.
| Таблица 4 Испытание на величину ПВП: Условия и материалы |
|
| Чаши для определения проницаемости | BYK-Gardner PO-2301 (25 см2) |
| Температура | 22+/-3°С |
| Влажность | 40+/-10% относительной влажности |
| Шкала весов | Точность 0,001 г |
| Основа пленки | Пергаментная бумага для испытания на проницаемость паров (All-State International, Inc.) |
Испытание на величину ПВП: Методика:
1) Получите пленку покрытия. На бумаге для определения проницаемости сделайте мазок при использовании планки на 3 мила (76,2 мкм). В лабораторных условиях окружающей среды обеспечьте высушивание в течение 1 недели. Произведите разрезание и подгон по размеру к чаше для определения проницаемости. Измерьте совокупную толщину (покрытие + бумага) и чистую бумагу при использовании, по меньшей мере, 4 точек замера и определите среднее значение. Взвесьте каждый образец сухого покрытия.
2) Скомпонуйте в сборе образец и чашу. Загрузите в каждую чашу для определения проницаемости 10 мл деионизированной воды. В следующем далее порядке в каждом основании чаш для определения проницаемости расположите черную резиновую прокладку, алюминиевое кольцо, прозрачную прокладку, образец покрытия при обращении поверхности покрытия вниз, черную резиновую прокладку. После этого расположите крышку чаши на основании чаши. Затем затяните крышку, обеспечивая отсутствие разливания воды на покрытие. Взвесьте первоначальную массу чаши и зарегистрируйте комнатные температуру и влажность.
3) Зарегистрируйте массу чаши. Регистрируйте массу чаши приблизительно каждые 30 минут вплоть до сбора 7 или 8 точек замера. По истечении 24 часов после определения первоначальной массы чаши регистрируют массу чаши еще раз и после этого каждые 30 минут вплоть до сбора 5 или 6 точек замера. Испытание завершают.
4) Вычисление. Как это известно для специалистов в соответствующей области техники, удельную проницаемость водяных паров измеряют при использовании следующей далее формулы: Н×ΔWt×1000/25 и выражают в мг/см2/мм/24 часа, где Н представляет собой толщину покрытия, измеренную в мм, а ΔWt представляет собой изменение массы в течение 24 часов, измеренное в граммах, и она является средним значением для нескольких точек замера.
Испытание на величину ПВП проводили в лаборатории в условиях окружающей среды.
Испытание на величину КУСВ
Значение КУСВ (краевого угла смачивания для воды) измеряли на поверхности покрытия при использовании прибора для определения краевого угла смачивания, model DM-501, изготовленного в компании Kyowa Interface Science Co., Ltd.
| Таблица 5 Испытания на величины ПВП и КУСВ для латекса сополимера изобретения |
||
| Латекс | ПВП, мг/см2/мм/24 часа (1-недельное покрытие) | КУСВ на материале Ф (фибролите) |
| Латекс 1 (контрольный образец) | 0,22 | 91,3 |
| Латекс 2 (контрольный образец) (полностью акриловый) | 0,38 | 47,5 |
| Латекс 3 (контрольный образец) (полностью акриловый) | 0,31 | 64,3 |
| Латекс 4 (образец изобретения) | 0,94 | 81,3 |
| Латекс 5 (образец изобретения) (латекс из примера 1) | 0,69 | 82,0 |
Материал Ф, упомянутый в приведенной выше таблице 5, представляет собой сокращенное обозначение фибролита, который обычно используют на площадях воздействия высокой влажности, поскольку он является более стойким к влаге в сопоставлении с обычным гипсокартоном, использующимся на других площадях. Все латексы, выбираемые из латекса 1, латекса 2 и латекса 3, упомянутых в приведенной выше таблице 5, представляют собой контрольные рецептуры.
Как можно видеть, исходя из вышеупомянутых результатов, латекс 4 изобретения характеризуется краевым углом смачивания для воды 81,3° и удельной проницаемостью водяных паров 0,94 мг/см2/мм/24 часа. Латекс 5 изобретения характеризуется краевым углом смачивания для воды 82° и удельной проницаемостью водяных паров 0,69 мг/см2/мм/24 часа. Ни один из контрольных образцов не характеризуется требуемыми ни краевым углом смачивания для воды, ни удельной проницаемостью водяных паров.
Композиции покрытий изобретения также подвергали испытанию для определения их пропускания водяных паров (ПВП) и краевого угла смачивания (КУСВ) в сопоставлении с контрольными покрытиями. Использовали описанные выше методы испытаний.
Испытание на величину ПВП проводили в условиях окружающей среды при наличии влажности и температуры, показанных в таблице 4.
Для композиций покрытий изобретения в сопоставлении с контрольными покрытиями также проводили и испытания на конденсирование паров (ИКП), и испытания на воздействие душа. Испытания ИКП и на воздействие душа могут быть использованы для оценки стойкости к конденсированию водяных паров.
Метод испытания на конденсирование паров
Испытание ИКП (испытание на конденсирование паров) проводили в соответствии со следующим далее методом. Панель с нанесенным покрытием кондиционировали в лабораторных условиях окружающей среды в течение, по меньшей мере, 24 часов. Панель с нанесенным покрытием располагали при обращении покрытия для испытания вниз на горячую водяную баню, которую стабилизировали при 60°С. Расстояние между образцом покрытия и поверхностью воды составляло 1 дюйм (0,0254 метра). Панель для испытаний удаляли по истечении 15 минут и для поверхности покрытия проводили наблюдения за степенью конденсирования водяных паров на поверхности покрытия. Меньшие водяные капли и отсутствие потеков (мест, где водяные капли стекли по поверхности с нанесенным покрытием) свидетельствуют о высокой степени отталкивания воды и высокой проницаемости водяных паров для композиции покрытия.
Метод испытания на воздействие душа
Испытание на воздействие душа проводили в реальной душевой комнате с размерами 3×7,5 фута (0,914×2,286 метра) при отсутствии вентилирования. На стене на 3 фута (0,914 метра) выше пола и снаружи от занавески для ванной устанавливали панель с нанесенным покрытием для испытаний с размерами 4×4 фута (1,219×1,219 метра). Душевую лейку включали при установке ручки настройки течения в положение полного тока и при приведенной в равновесие температуре текущей воды, составляющей приблизительно 58°С. По истечении 15 минут тока воду душа перекрывали. По истечении 45 минут перерыва начинали следующий цикл воздействия душа тем же самым образом, что и описанный выше, вплоть до завершения 7 циклов воздействия душа. Во время перерыва для каждого цикла воздействия душа проводили наблюдения за поверхностью покрытия.
Результаты испытаний на величины ПВП, КУСВ, ИКП и воздействие душа для покрытий образцов включены в таблицы 6, 7 и 8. Покрытие 1 из примера 2 является покрытием, полученным в соответствии с примером 2. Покрытие 2 из примера 2 представляет собой то же самое, что и покрытие 1 из примера 2, за исключением его получения при другой отделке поверхности. Покрытие 3 является еще одним покрытием, соответствующим изобретению и содержащим латекс 4.
| Таблица 6 Результаты испытаний для покрытий образцов в сопоставлении с контрольными покрытиями |
||||||
| Образец покрытия | Основная смола | ПВП, мг/см2/мм/24 часа (согласно измерению на день 6 после нанесения покрытия) | КУСВ на материале Ф | КУСВ на материале Ф при наличии полуматового подслаивания | ИКП на материале Ф, 2 недели | ИКП на материале Ф при наличии полуматового подслаивания, 2 недели |
| Контроль-ный образец № 1 | Латекс 1 | 0,827 | 102,3 | 97,4 | Капли и большие капли | Большие капли - мокрый материал, 5 потеков |
| Контроль-ный образец № 2 | Латекс 1 | 0,616 | 100,5 | 98,1 | Капли | Большие капли - мокрый материал, 9 потеков |
| Контроль-ный образец № 3 | Латекс 3 | 0,462 | 63,9 | --- (нет данных) | Мокрый материал и потеки | --- (нет данных) |
| Покрытие 1 из примера 2 | Латекс 5 | 1,131 | 106,3 | 104,7 | Микрокапли и влажный материал | Капли и большие капли, отсутствие потеков |
| Покрытие 2 из примера 2 | Латекс 5 | 1,059 | 105,6 | 104,7 | Микрокапли и влажный материал | Капли и большие капли, отсутствие потеков |
| Покрытие 3 | Латекс 4 | 1,333 | 93,6 | --- (нет данных) | Микрокапли и влажный материал | --- (нет данных) |
| Таблица 7 Результаты испытаний для покрытий из других источников |
|||
| Образец покрытия | ПВП, мг/см2/мм/24 часа (1-недельное покрытие) | КУСВ на материале Ф | ИКП на материале Ф, 2-недельное покрытие |
| Perma-White Mold & mildew Proof Interior Paint от компании Zinsser | 0,351 | 70,0 | Мокрый материал и множество потеков |
| Образец матовой краски от компании Dow | 0,522 | 88,6 | Мокрый материал и потеки |
| Таблица 8 Результаты испытаний на воздействие душа для покрытий образцов в сопоставлении с контрольными покрытиями |
|||
| Образец покрытия (покрытие, подвергнутое старению в течение 1 недели) | На материале Ф | На материале Ф при наличии подслаивания из акриловой полуматовой краски | На материале Ф при наличии подслаивания из алкидной краски |
| Perma-White Mold & mildew Proof Interior Paint от компании Zinsser | Мокрый материал, потеки при воздействии душа 2 | Мокрый материал, потеки при воздействии душа 1 | Мокрый материал, потеки при воздействии душа 1 |
| Контрольный образец № 1 | Влажный материал и микрокапли | Маленькие капли при воздействии душа 5-7 | Большие капли и потеки при воздействии душа 1 |
| Покрытие 1 из примера 2 | Влажный материал и микрокапли | Микрокапли при воздействии душа 5-7 | Микрокапли при воздействии душа 1 Маленькие капли при воздействии душа 2 Средние капли при воздействии душа 7 |
Как это было отмечено выше, Ф представляет собой сокращенное обозначение для фибролита. Как это было указано в таблице 6, испытания на величину КУСВ и ИКП проводили в двух состояниях. Композицию покрытия наносили на новый фибролит, который встречается во вновь построенных жилищах. Композицию покрытия также наносили поверх существующего покрытия, а именно, покрытия из полуматовой краски, для воспроизведения условий, встречающихся в более старых жилищах, где покрытия наносят поверх существующего покрытия.
Как видно из таблицы 6, сопоставление контрольных образцов с покрытиями изобретения демонстрирует наличие у покрытий изобретения высоких значений ПВП, а также высоких значений КУСВ. Как об этом свидетельствуют результаты испытаний ИКП, покрытия изобретения характеризуются улучшенной стойкостью к конденсированию водяных паров в сопоставлении с контрольными рецептурами.
Как это представлено в приведенных выше таблицах, покрытия изобретения характеризуются улучшенной стойкостью к конденсированию водяных паров в сопоставлении с контрольными рецептурами. Как свидетельствуют результаты, свойства композиции покрытия зависят от свойств латекса сополимера, включенного в покрытие. Покрытие, включающее латекс, соответствующий настоящему изобретению, а именно, характеризующийся краевым углом смачивания для воды, составляющим приблизительно 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки и удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,5 мг/см2/мм/24 часа и более, демонстрирует превосходные результаты в отношении высокого отталкивания водяных паров и высокой проницаемости водяных паров.
Еще один вариант осуществления изобретения включает способ улучшения способности покрытия противостоять воздействию среды с высокой влажностью. Данный способ включает добавление к композиции покрытия латекса винил-акрилового сополимера, который демонстрирует гидрофобный характер поверхности согласно измерению по краевому углу смачивания для воды, составляющему приблизительно 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки и демонстрирует удельную проницаемость водяных паров, составляющую приблизительно 0,5 мг/см2/мм/24 часа и более. Необязательно к композиции покрытия могут быть добавлены тонкодисперсный пигментный наполнитель на основе аморфного диоксида кремния и/или силиконовая добавка. В одном конкретном варианте осуществления латекс сополимера содержит полимер, обладающий следующей далее структурой:
Композиция покрытия, полученная в соответствии с данным способом, характеризуется как высоким отталкиванием водяных паров (также известным под наименованием высокой гидрофобности поверхности) согласно измерению по краевому углу смачивания для воды, составляющему приблизительно 85° и более, на поверхности высушенной пленки краски (покрытия), так и удельной проницаемостью водяных паров (также называемой удельной проницаемостью), составляющей приблизительно 0,85 мг/см2/мм/24 часа и более. В определенных вариантах осуществления композиция покрытия, полученная в соответствии с данным способом, характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим, по меньшей мере, приблизительно 95°, на поверхности высушенной пленки краски. В других вариантах осуществления композиция покрытия характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей приблизительно 0,9 мг/см2/мм/24 часа и более.
Необходимо понимать то, что, несмотря на раскрытие изобретения в связи с его подробным описанием, предшествующее описание изобретения предназначено для иллюстрирования, а не для ограничения объема изобретения, которое определяется объемом прилагаемой формулы изобретения. Исходя из просмотра следующей далее формулы изобретения, очевидными становятся и другие аспекты, преимущества и модификации.
1. Латекс винил-ацетат-акрилового сополимера, где упомянутый латекс сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, где упомянутый латекс сополимер, кроме того, характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей 0,5 мг/см2/мм/24 часа или более, где упомянутый латекс сополимера содержит полимер, включающий звенья, полученные из винилацетата, бутилакрилата, винилового эфира кислоты версатик 10, винилсульфоната натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевины,
где винилацетат присутствует в количестве в диапазоне от 60 до 89,45% масс. при расчете на массу полимера, бутилакрилат присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 30% масс. при расчете на массу полимера, виниловый эфир кислоты версатик 10 (мономер VEOVA-10) присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 20% масс. при расчете на массу полимера, винисульфонат натрия присутствует в количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5% масс. при расчете на массу полимера, а N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина присутствует в количестве в диапазоне от 0,5% до 1,5% масс. при расчете на массу полимера, и сумма винилацетата, бутилакрилата, мономера VEOVA-10, винисульфоната натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевины составляет 100% масс. полимера.
2. Композиция покрытия, включающая латекс винил-ацетат-акрилового сополимера по п. 1 и тонкодисперсный пигментный наполнитель на основе аморфного диоксида кремния.
3. Композиция покрытия, включающая латекс винил-ацетат-акрилового сополимера по п. 1 и силиконовую добавку.
4. Латекс винил-ацетат-акрилового сополимера по п. 1, где латекс сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим 70° и более, на поверхности высушенной латексной пленки и удельной проницаемостью водяных паров, составляющей 0,6 мг/см2/мм/24 часа.
5. Способ улучшения способности композиции покрытия противостоять воздействию влажной среды, включающий добавление к композиции покрытия латекса винил-ацетат-акрилового сополимера, где упомянутый латекс сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, и где упомянутый латекс сополимера, кроме того, демонстрирует удельную проницаемость водяных паров, составляющую 0,5 мг/см2/мм/24 часа или более, где упомянутый латекс сополимера содержит полимер, включающий звенья, полученные из винилацетата, бутилакрилата, винилового эфира кислоты версатик 10, винилсульфоната натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевины,
где винилацетат присутствует в количестве в диапазоне от 60 до 89,45% масс. при расчете на массу полимера, бутилакрилат присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 30% масс. при расчете на массу полимера, виниловый эфир кислоты версатик 10 (мономер VEOVA-10) присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 20% масс. при расчете на массу полимера, винисульфонат натрия присутствует в количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5% масс. при расчете на массу полимера, а N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина присутствует в количестве в диапазоне от 0,5% до 1,5% масс. при расчете на массу полимера, и сумма винилацетата, бутилакрилата, мономера VEOVA-10, винисульфоната натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевины составляет 100% масс. полимера.
6. Латекс винил-ацетат-акрилового сополимера, где упомянутый латекс сополимера характеризуется краевым углом смачивания для воды, составляющим 60° и более, на поверхности высушенной латексной пленки, где упомянутый латекс сополимер, кроме того, характеризуется удельной проницаемостью водяных паров, составляющей 0,5 мг/см2/мм/24 часа или более, где упомянутый латекс сополимера содержит полимер, включающий звенья, полученные из винилацетата, бутилакрилата, винилового эфира кислоты версатик 10, винилсульфоната натрия и N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевины, где винилацетат присутствует в количестве 54,3% масс. при расчете на массу полимера, бутилакрилат присутствует в количестве 27,2% масс. при расчете на массу полимера, виниловый эфир кислоты версатик 10 (мономер VEOVA-10) присутствует в количестве 16,3% масс. при расчете на массу полимера, винисульфонат натрия присутствует в количестве 0,3% масс. при расчете на массу полимера, а N-(2-метакрилоилоксиэтил)этиленмочевина присутствует в количестве 1,9% масс. при расчете на массу полимера.
