Система многослойного покрытия, способ нанесения покрытия и подложка с покрытием, нанесенным при ее использовании
Изобретение относится к системе высокоглянцевого многослойного покрытия. Система многослойного покрытия содержит композицию первого покрытия и композицию второго покрытия. Композиция первого покрытия содержит акриловую смолу, имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С. Композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана. Изобретение также относится к способу нанесения системы многослойного покрытия в виде покрытия на подложку и к подложке с нанесенным покрытием в виде системы многослойного покрытия. Изобретение обеспечивает предотвращение отслаивания покрытия. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе высокоглянцевого многослойного покрытия, в частности, к системе многослойного покрытия, содержащей композицию первого покрытия, содержащую акриловую смолу, имеющую температуру стеклования, и композицию второго покрытия, содержащую комбинацию из смол, характеризующихся тремя различными функциональностями. Настоящее изобретение также относится к способу нанесения покрытия на подложку при использовании системы многослойного покрытия и подложке с покрытием, нанесенным при использовании системы многослойного покрытия.
Уровень техники
Ультрафиолетовое (УФ) отверждение представляет собой передовую методику обработки поверхности материала, которая инициирует для жидкого материала, характеризующегося химической активностью, быстрые сшивание и полимеризацию, а после этого незамедлительные отверждение и образование пленки при использовании ультрафиолетового излучения. Технологии УФ-отверждения свойственны преимущества, характеризующиеся обозначением «5Э» и включающие высокие эффективность, экономичность, энергосбережение, экологичность и экстраординарность, и она стала новой методикой «зеленой промышленности». Она широко использовалась при быстром отверждении покрытий, типографских красок, сшивателей, конструкционных материалов, в особенности подходящих для использования при нанесении поверхностных покрытий на товары широкого потребления в сфере электроники.
В настоящее время на оболочку продукции в сфере электроники, в частности, мобильных телефонов, обычно наносят покрытие при использовании системы в виде покрытия основы и УФ-верхнего слоя покрытия. В покрытии основы используют систему однокомпонентного (1К) покрытия, характеризующуюся продолжительным сроком службы. Получающаяся в результате пленка покрытия в основном не потребует проведения горячего высушивания после образования пленки при использовании одного горячего высушивания и, тем самым, сбережении энергии. УФ-верхнему слою покрытия свойственны преимущества, заключающиеся в быстром отверждении, сбережении энергии, высокой эффективности изготовления, хороших эксплуатационных характеристиках отверждения и пригодности для использования при высокоскоростном автоматическом изготовлении. Однако существующие системы двухслойного покрытия после воздействия ванны с горячей водой, температурного цикла, ускоренного климатического испытания с трудом преодолевают проблематичное пузырение пленки, которое оказывает неблагоприятное воздействие на структуру поверхности и внешний вид мобильных телефонов. Поэтому существует потребность в системе многослойного покрытия, которая может преодолеть пузырение для системы в виде покрытие основы плюс УФ- верхний слой покрытия и характеризоваться высоким блеском.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает систему многослойного покрытия, содержащую композицию первого покрытия и композицию второго покрытия, где композиция первого покрытия содержит акриловую смолу (а), имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С, а композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана.
Настоящее изобретение, кроме того, предлагает способ получения системы многослойного покрытия на подложке, включающий: (1) нанесение композиции первого покрытия по меньшей мере на часть подложки для получения покрытия основы; и (2) нанесение композиции второго покрытия по меньшей мере на часть покрытия основы для получения бесцветного покрытия.
Настоящее изобретение, кроме того, предлагает подложку с нанесенным покрытием, включающую подложку и систему многослойного покрытия, осажденную, по меньшей мере, на части подложки.
Подробное описание изобретения
В отличие от рабочих примеров или случаев указания на другое, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия проведения реакции и тому подобное, что используется в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано на обратное, численные параметры, представленные в следующем далее описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, представляют собой приближения, которые могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, требуемых для получения в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в порядке попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен, по меньшей мере, восприниматься в свете количества приведенных значащих числовых разрядов и при применении обычных методик округления.
Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, приведенные в конкретных примерах, представлены по возможности наиболее точно. Однако любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности, необходимым образом возникающие в результате наличия стандартной вариации, обнаруживаемой при их измерениях в ходе соответствующих испытаний.
В одном варианте осуществления предлагается система многослойного покрытия, содержащая композицию первого покрытия и композицию второго покрытия, где композиция первого покрытия содержит акриловую смолу (а), имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С, а композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана.
Композицию первого покрытия обычно наносят по меньшей мере на часть подложки в качестве покрытия основы.
В композиции первого покрытия акриловая смола (а) предпочтительно имеет температуру стеклования в диапазоне приблизительно 75-90°С. Упомянутая акриловая смола обычно имеет среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 150000, предпочтительно в диапазоне от 30000 до 120000, а более предпочтительно в диапазоне 30000-80000. Подходящие для использования акриловые смолы могут представлять собой гомополимер или сополимер, которые могут быть получены в результате проведения полимеризации одного или нескольких мономеров, выбираемых из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, метилакрилата, этилакрилата, бутилакрилата, изобутилакрилата, β-гидроксилэтилакрилата, изооктилакрилата, изоборнилакрилата, лаурилакрилата, гидроксибутилакрилата, 2-гидроксипропилакрилата, стеарилакрилата, метилметакрилата, этилметакрилата, бутилметакрилата, изобутилметакрилата, β-гидроксилэтилметакрилата, стирола, изооктилметакрилата, изоборнилметакрилата, лаурилметакрилата, 2-гидроксипропилметакрилата и стеарилметакрилата.
Обычно акриловая смола (а) присутствует в композиции первого покрытия в количестве в диапазоне 10-50% при расчете на массу композиции первого покрытия. В случае количества акриловой смолы, меньшего чем 10% (масс.), пленка покрытия, полученная из композиции первого покрытия, будет мягкой, при демонстрации хорошего прилипания. Однако после нанесения второго покрытия получающаяся в результате пленка покрытия демонстрирует хорошее прилипание, но при демонстрации серьезного пузырения при проведении испытания в ванне с горячей водой. В случае ее количества, большего чем 50% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенной стойкостью к кипячению в горячей воде, при демонстрации неудовлетворительного прилипания. При попадании количества акриловой смолы в описанный выше диапазон будет достигаться баланс между превосходным прилипанием и стойкостью к кипячению в горячей воде.
В настоящем изобретении может быть использовано множество таких акриловых смол, которые коммерчески доступны. Например, примеры таких акриловых смол, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: продукты DSM от компании NEOCRYL B-805, DIANAL MB-2952 и LR-7666 от компании Mitsubishi Rayon Co. Ltd., ACRYDIC SHA-288A от компании DIC, A-33R от компании Jiahe Taiwan и любая их комбинация.
Композиция первого покрытия может, кроме того, содержать акриловую смолу (b), имеющую температуру стеклования в диапазоне 30-65°С.
Акриловая смола (а) предпочтительно имеет температуру стеклования в диапазоне приблизительно 50-65°С. Упомянутая акриловая смола обычно имеет среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 150000, предпочтительно в диапазоне от 30000 до 120000, а более предпочтительно в диапазоне 30000-80000. Подходящие для использования акриловые смолы могут представлять собой гомополимер или сополимер, которые могут быть получены в результате проведения полимеризации одного или нескольких мономеров, выбираемых из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, метилакрилата, этилакрилата, бутилакрилата, изобутилакрилата, β-гидроксилэтилакрилата, изооктилакрилата, изоборнилакрилата, лаурилакрилата, гидроксибутилакрилата, 2-гидроксипропилакрилата, стеарилакрилата, метилметакрилата, этилметакрилата, бутилметакрилата, изобутилметакрилата, β-гидроксилэтилметакрилата, стирола, изооктилметакрилата, изоборнилметакрилата, лаурилметакрилата, 2-гидроксипропилметакрилата и стеарилметакрилата.
Акриловая смола (b) может присутствовать в композиции первого покрытия в количестве в диапазоне 5-25% при расчете на массу композиции первого покрытия. В случае количества акриловой смолы, меньшего чем 5% (масс.), пленка покрытия будет характеризоваться ухудшенным прилипанием. В случае ее количества, большего чем 25% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенным прилипанием, но при демонстрации серьезного пузырения при проведении испытания в ванне с горячей водой.
В настоящем изобретении может быть использовано множество таких акриловых смол, которые коммерчески доступны. Например, примеры таких акриловых смол, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: продукты PARALOID B44 от компании Rohmhaas, AD70 от компании Hitachi-chem, SHA-288 от компании DIC и любая их комбинация.
В одном предпочтительном варианте осуществления упомянутая композиция первого покрытия может содержать приблизительно 10-50% (масс.) акриловой смолы (а) и приблизительно 5-25% (масс.) акриловой смолы (b) при расчете на массу композиции первого покрытия.
Композиция первого покрытия композиции многослойного покрытия, соответствующей настоящему изобретению, может, кроме того, содержать органический растворитель и одну или несколько других добавок, обычно использующихся в сфере, к которой принадлежит настоящее изобретение.
Каких-либо конкретных ограничений не накладывают на использующийся растворитель, который может представлять собой любой из органических растворителей, известных для специалистов в соответствующей области техники, и который включает без ограничения алифатический или ароматический углеводород, такой как продукт Solvesso 100 TM, толуол или ксилол, спирт, такой как бутанол или изопропанол, сложный эфир, такой как этилацетат, бутилацетат или изобутилацетат, кетон, такой как ацетон, метилизобутилкетон или метилэтилкетон, простой эфир, неполный простой эфир многоатомного спирта или сложный эфир алкоксикислоты, такой как этил-3-этоксипропионат, или смесь любых представителей из данных соединений. Предпочтительно он представляет собой этилацетат и/или метилэтилкетон. Растворитель обычно присутствует в количестве 0-50% (масс.) от композиции первого покрытия.
Упомянутые одна или несколько других добавок включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: диспергатор, выравниватель (выравнивающее средство), антиоксидант, противопенообразователь, реологическая добавка и тому подобное. Типы данных добавок хорошо известны для специалистов в соответствующей области техники, и их количество легко будет определено специалистами в соответствующей области техники по мере надобности.
В определенных вариантах осуществления композиция первого покрытия содержит добавку в виде сложного эфира целлюлозы, такую как ацетат целлюлозы (СА), ацетат-пропионат целлюлозы (САР) и/или ацетат-бутират целлюлозы (САВ). Такие добавки могут улучшать внешний вид системы в виде окрашенное плюс бесцветное покрытия в результате улучшения текучести и выравнивания композиции первого покрытия и улучшения ориентирования металлических чешуек в случае присутствия таких чешуек для придания «металлического» вида, что иногда является желательным. Кроме того, такие добавки могут улучшать внешний вид композиции первого покрытия в результате промотирования быстрого высушивания и раннего развития твердости композиции первого покрытия при содействии, тем самым, уменьшению взаимного перемешивания для наносимой впоследствии композиции второго покрытия (УФ-отверждаемой композиции). В дополнение к этому, добавки в виде сложного эфира целлюлозы могут присутствовать в любом количестве, достаточном для придания желательных свойств покрытия. Например, такой сложный эфир целлюлозы может составлять от 0,5 до 10% (масс.) от композиции первого покрытия.
Композицией второго покрытия является композиция УФ-отверждаемого покрытия, которую наносят на композицию первого покрытия в качестве бесцветного покрытия.
В композиции второго покрытия, описанной в настоящем изобретении, трехфункциональный акрилат сложного полиэфира представляет собой продукт реакции между гидроксилсодержащим сложным полиэфиром и акриловой кислотой. Предпочтительно подходящий для использования трехфункциональный акрилат сложного полиэфира обычно имеет вязкость в диапазоне приблизительно 5000-12000 мПа при температуре окружающей среды и температуру стеклования, большую, чем приблизительно 250°С. Среди низкофункциональных УФ-отверждаемых олигомеров упомянутый трехфункциональный акрилат сложного полиэфира характеризуется превосходными гибкостью и водоотталкивающей способностью.
Обычно трехфункциональный акрилат сложного полиэфира присутствует в композиции второго покрытия в количестве в диапазоне приблизительно 5-25% при расчете на массу композиции второго покрытия. В случае количества трехфункционального акрилата сложного полиэфира, меньшего чем 5% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенной стойкостью к кипячению в горячей воде, но при демонстрации неудовлетворительного прилипания, что в результате приводит к получению хрупкой пленки. В случае его количества, большего чем 25% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться неудовлетворительной стойкостью к кипячению в горячей воде и серьезным пузырением.
В настоящем изобретении может быть использовано множество трехфункциональных акрилатов сложных полиэфиров, которые коммерчески доступны. Например, примеры трехфункциональных акрилатов сложных полиэфиров, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: продукты 6130В-80, ЕМ2382 и 6151 от компании CHANGXING; CN989 от компании Arkema; EB8405 от компании Allnex; M-1700 от компании East Asia Compound Chemical Company Ltd.; M-8060 от компании TOA-DIC ZHANGJIAGANG CHEMICAL; и любая их комбинация.
В композиции второго покрытия, описанной в настоящем изобретении, упомянутый шестифункциональный акрилат полиуретана представляет собой продукт конденсации, полученный из пентаэритриттриакрилата, алифатического диизоцианата и гидроксилсодержащего полиола. Предпочтительно шестифункциональный акрилат полиуретана описывается структурной формулой в виде РЕТА-диизоцианат-основная цепь-диизоцианат-РЕТА. Упомянутому шестифункциональному акрилату полиуретана свойственны преимущества, заключающиеся в хорошем сопротивлении истиранию, высокой твердости поверхности и быстром отверждении. Также он демонстрирует превосходные характеристики прилипания, гибкости, выравнивания и водонепроницаемости, но при демонстрации недостатка в виде пожелтения и вспучивания.
Обычно шестифункциональный акрилат полиуретана присутствует в композиции второго покрытия в количестве в диапазоне приблизительно 5-25% при расчете на композицию второго покрытия. В случае количества шестифункционального акрилата полиуретана, меньшего чем 5% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться неудовлетворительным прилипанием, что в результате приведет к получению хрупкой пленки. В случае его количества, большего чем 25% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенным прилипанием, но будет подверженной вспучиванию, что, тем самым, окажет неблагоприятное воздействие на внешний вид покрытия. Кроме того, увеличивается пожелтение покрытия.
В настоящем изобретении может быть использовано множество шестифункциональных акрилатов полиуретанов, которые коммерчески доступны. Например, примеры шестифункциональных акрилатов полиуретанов, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: продукты U-0606 от компании Lida, DR-U123 от компании Changxing, GU6300Y от компании QUALIPOLY CHEMICAL CORP и любая их комбинация.
В композиции второго покрытия, описанной в настоящем изобретении, упомянутый девятифункциональный акрилат полиуретана представляет собой продукт реакции между полиизоцианатом и гидроксилакрилатом. В числе высокофункциональных УФ-отверждаемых олигомеров упомянутый девятифункциональный акрилат полиуретана характеризуется превосходной гибкостью. Кроме того, упомянутая смола характеризуется превосходной химической стойкостью и превосходной водоотталкивающей способностью.
Обычно девятифункциональный акрилат полиуретана присутствует в композиции второго покрытия в количестве в диапазоне приблизительно 5-50% при расчете на массу композиции второго покрытия. В случае количества девятифункционального акрилата полиуретана, меньшего чем 5% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенной гибкостью, но при демонстрации неудовлетворительной стойкости к кипячению в горячей воде. В случае его количества, большего чем 50% (масс.), получающаяся в результате пленка покрытия будет характеризоваться улучшенной стойкостью к кипячению в горячей воде, в то время как покрытие станет хрупким и будет демонстрировать ухудшенное прилипание.
В настоящем изобретении может быть использовано множество девятифункциональных акрилатов полиуретанов, которые коммерчески доступны. Например, примеры девятифункциональных акрилатов полиуретанов, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: продукты RA1353, RA4800M от компании MITSU; UN-3320HS от компании Negami; DR-U076, 6195-100 и 6197 от компании CHANGXING; SC2152 от компании Miwon; U-0930 от компании Leader Formula; EB1290N от компании Allnex; CN9010 от компании Arkema; W4905 от компании GUANGZHOU WUX MATERIAL CO., и любая их комбинация.
В одном варианте осуществления композиция второго покрытия в системе многослойного покрытия настоящего изобретения, кроме того, содержит 5-25% (масс.) разбавляющего мономера при расчете на массу композиции второго покрытия. Использующимся разбавляющим мономером предпочтительно является двухфункциональный акрилатный мономер. В случае чрезмерно низкого количества разбавляющего мономера, присутствующего в композиции второго покрытия, композиция будет иметь высокую вязкость, что в результате приведет к получению ухудшенной технологичности и неудовлетворительного выравнивания. В случае чрезмерно высокого количества разбавляющего мономера, присутствующего в композиции второго покрытия, легко произойдет вспучивание покрытия, что окажет неблагоприятное воздействие на внешний вид покрытия.
Разбавляющие мономеры, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: дипропиленгликольдиакрилат, сложный эфир в виде трипропиленгликольдиакрилата, 1,6-гександиолдиакрилат, диэтиленгликольдиметакрилат, диакрилат полиэтиленгликоля (400) (HDDA), диакрилат полиэтиленгликоля (600), диэтиленгликольдиметакрилат, этоксилированный бисфенолдиметакрилат, трициклодекандиметилолдиакрилат, неопентилгликольдиакрилат пропоксида (2) и любая их комбинация.
В одном варианте осуществления композиция второго покрытия системы многослойного покрытия настоящего изобретения, кроме того, содержит приблизительно 1-9% (масс.) фотоинициатора при расчете на массу композиции второго покрытия. Какого-либо конкретного ограничения на использующийся фотоинициатор не накладывают до тех пор, пока он может разлагаться с образованием свободных радикалов при воздействии светового излучения и инициировать прохождение реакции фотополимеризации. Доступные фотоинициаторы включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: бензоиновое производное, бензилкеталевое производное, диалкоксиацетофенон, α-гидроксиалкилфенилкетон, α-аминалкилфенилкетон, гидрид ацилфосфина, этерифицированные оксимкетоновые соединения, арилпероксидсложноэфирные соединения, галогенметиларилкетон, органические серосодержащие соединения, бензоилформиат и тому подобное. По мере надобности могут быть выбраны два и более фотоинициатора.
Композиция второго покрытия композиции многослойного покрытия, соответствующей настоящему изобретению, в дополнение к описанным выше компонентам может, кроме того, содержать органический растворитель и одну или несколько других добавок, широко использующихся в сфере, к которой относится настоящее изобретение.
Каких-либо конкретных ограничений не накладывают на использующийся растворитель, который может представлять собой любой из органических растворителей, известных для специалистов в соответствующей области техники, и который включает без ограничения алифатический или ароматический углеводород, такой как продукт Solvesso 100 TM, толуол или ксилол, спирт, такой как бутанол или изопропанол, сложный эфир, такой как этилацетат, бутилацетат или изобутилацетат, кетон, такой как ацетон, метилизобутилкетон или метилэтилкетон, простой эфир, неполный простой эфир многоатомного спирта или сложный эфир алкоксикислоты, такой как этил-3-этоксипропионат, или смесь любых представителей из данных соединений. Предпочтительно он представляет собой изобутилацетат и/или метилэтилкетон. Растворитель обычно присутствует в количестве 0-50% (масс.) от композиции второго покрытия.
Упомянутые одна или несколько других добавок включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: диспергатор, выравниватель, антиоксидант, противопенообразователь, реологическая добавка и тому подобное. Типы данных добавок хорошо известны специалистам в соответствующей области техники, и их количество легко будет определено специалистами в соответствующей области техники по необходимости.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение, кроме того, предлагает способ получения системы многослойного покрытия на подложке, включающий нанесение композиции первого покрытия по меньшей мере на часть подложки в качестве покрытия основы и нанесение композиции второго покрытия по меньшей мере на часть композиции первого покрытия в качестве бесцветного покрытия.
Обычно композицию первого покрытия наносят по меньшей мере на часть подложки при использовании методик, известных на современном уровне техники. Например, композиция первого покрытия может быть нанесена при использовании одного или нескольких из множества способов, включающих распыление, нанесение валиком, нанесение покрытия поливом, окунание/погружение, нанесение кистью или нанесение покрытия обливанием. Предпочтительно отверждения добиваются в результате горячего высушивания при 60-80°С в течение 10-30 минут для выпаривания растворителя. Толщина пленки покрытия основы обычно находится в диапазоне от 5 до 20 мкм.
После этого на покрытие основы может быть нанесена и отверждена композиция второго покрытия при использовании любого описанного выше способа. Предпочтительно отверждение может быть достигнуто в результате горячего высушивания при 45-60°С в течение приблизительно 5-10 минут для обеспечения выпаривания растворителя и УФ-облучения при УФ-энергии в диапазоне 400-1600 мДж/см2 и интенсивности облучения в диапазоне 80-250 мВт/см. Толщина пленки покрывного покрытия обычно находится в диапазоне от 15 до 30 мкм.
Система многослойного покрытия настоящего изобретения может быть нанесена на любую подложку. Упомянутая подложка может включать нижеследующее, но не ограничивается только этим: керамика, древесина, кожи, камни, стекло, сплав, бумага, пластмассы, волокно, хлопчатобумажные текстильные изделия и тому подобное, предпочтительно металлические или пластмассовые подложки. Пластмассовые подложки, в частности, относятся к подложке для электронного устройства, такого как мобильный телефон, персональный цифровой органайзер, смартфон, персональный компьютер. Например, пластмассовая подложка может быть получена из группы, состоящей из полипропилена (РС), сополимера акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), стекловолокна (GF) и любой их комбинации.
Примеры
Для иллюстрирования изобретения предлагаются следующие далее примеры, которые, однако, не должны рассматриваться в качестве ограничения изобретения их подробностями. Если только не будет указано на другое, то все части и уровни процентного содержания в следующих далее примерах, а также по всему ходу изложения описания изобретения получены при расчете на массу.
Получение композиции первого покрытия
Композицию первого покрытия из системы многослойного покрытия изобретения получают при использовании компонентов и их количеств, перечисленных в таблице 1.
Таблица 1. Рецептура композиции первого покрытия
| Пример 1 (% (масс.) *) | Пример 2 (% (масс.)) | Пример 3 (% (масс.)) | Пример 4 (% (масс.)) | Пример 5 (% (масс.)) | |
| Термопластическая акриловая смола 1 | 17,5 | 15,15 | 12,5 | 20,5 | 12,15 |
| Термопластическая акриловая смола 2 | 10 | 10 | 15 | 5 | 20 |
| Термопластическая акриловая смола 3 | 15,15 | 17,5 | 15,15 | 17,15 | 10,15 |
| Метилэтилкетон | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Этилацетат | 31,5 | 31,5 | 31,5 | 31,5 | 31,5 |
| Выравниватель 4 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,35 |
| Ацетат-бутират целлюлозы 5 | 10,5 | 10,5 | 10,5 | 10,5 | 10,5 |
| Итого | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
* при расчете на совокупную массу композиции первого покрытия (г);
1 DSM NEORESINS NEOCRYL B-805, Tg 90°C;
2 PARALOID B44 ACRYLIC RESIN, Tg 40°C;
3 DIANAL MB-2952, Tg 84°C;
4 BYK-323, кремнийорганический выравниватель, доступный в компании BYK;
5 CAB381-2, продукт, доступный в компании Eastman.
Получение композиции второго покрытия
Композицию второго покрытия системы многослойного покрытия изобретения получают при использовании компонентов и их количеств, перечисленных в таблице 2.
Таблица 2. Рецептура композиции второго покрытия
| Пример 6 (% (масс.) *) | Пример 7 (% (масс.)) | Пример 8 (% (масс.)) | Пример 9 (% (масс.)) | Пример 10 (% (масс.)) | |
| Трехфункциональный акрилат сложного полиэфира 1 | 5 | 10 | 15 | 5 | 25 |
| Мономер 2 | 10 | 15 | 10 | 5 | 10 |
| Девятифункциональный акрилат сложного полиуретана 3 | 25 | 20 | 25 | 40 | 15 |
| Шестифункциональный акрилат сложного полиуретана 4 | 15 | 10 | 5 | 5 | 5 |
| Выравниватель 5 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 |
| Фотоинициатор 6 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Растворитель 7 | 42,6 | 42,6 | 42,6 | 42,6 | 42,6 |
| Итого | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
* при расчете на совокупную массу композиции второго покрытия (г);
1 M-8060, продукт, доступный в компании TOA-DIC ZHANGJIAGANG CHEMICAL;
2 EB130, продукт, доступный в компании Allnex;
3 W4905, продукт, доступный в компании GUANGZHOU WUX MATERIAL SCIENCE CO.;
4 GU6300Y, продукт, доступный в компании QUALIPOLY CHEMICAL CORP.;
5 BYK-3550 и BYK-333 (при массовом соотношении 3 : 1), продукты, доступные в компании BYK;
6 DBC 184, продукт, доступный в компании Double Bond Chemical, Taiwan, и MBF, продукт, доступный в компании Ciba, при массовом соотношении 1 : 1;
7 Метилэтилкетон, изобутилацетат.
Способ получения покрытий
Композиции первого покрытия, продемонстрированные в таблице 1 (пример 1-5, покрытие основы), разбавляют при использовании разбавителя, рецептуру которого составляют в результате смешивания этилацетата, изопропанола и этиленгликольмонобутилового простого эфира при надлежащем соотношении таким образом, чтобы композиции покрытий после разбавления имели бы вязкость в диапазоне 8-10 секунд. После этого разбавленные композиции покрытия наносят в виде покрытия на подложки (РС, PC + ABS, ABS или PC + GF) при использовании способа распылительного нанесения покрытия с последующим горячим высушиванием при 60-80°С в течение 10-30 минут для удаления растворителя и получения покрытия основы. Композиции второго покрытия, продемонстрированные в таблице 2, (пример 6-10, покрывное покрытие) разбавляют при использовании разбавителя, рецептуру которого составляют в результате смешивания этилацетата, изопропанола и этиленгликольмонобутилового простого эфира при надлежащем соотношении таким образом, чтобы композиции покрытий после разбавления имели бы вязкость в диапазоне 7,5-10 секунд. После этого разбавленные композиции покрытий в каждом случае наносят в виде покрытия на покрытия основы при использовании способа распылительного нанесения покрытия с последующим горячим высушиванием при 45-60°С в течение 5-10 минут для удаления растворителя. Фотоинициатор разлагается с образованием активных свободных радикалов в результате воздействия УФ-излучения (УФ-энергия: 400-1600 мДж/см2, интенсивность света: 80-250 мВт/см) и инициирует прохождение полимеризации между мономером и смолой с образованием пленки из трехмерной сшитой сетки. Таким образом, получают примеры 11-15 двухслойных покрытий.
Подложки с нанесенными покрытиями в виде систем двухслойных покрытий 11-15 будут подвергать испытаниям в отношении следующих далее свойств. Результаты продемонстрированы в таблице 3.
1. Испытание на адгезию между пленкой покрытия и подложкой
На поверхности образца нарезают линии 6 × 6 при использовании ножа NT (сетка (решетка) при 1 мм2, совокупное количество 25; при этом маркировка проходит насквозь вплоть до подложки), и поверхность для испытания остается по возможности более ровной (при сохранении лезвия острым). В случае чрезмерно малого образца с точки зрения получения достаточного пространства для поперечного разрезания будет сделана сетка с 45°-ным диагональным разрезанием. На поверхность образца наносят клейкую ленту Nichiban (№ 405), клейкую ленту Scotch (№ 610) или другие клейкие ленты, относящиеся к тому же самому типу (ширина 18 мм, вязкость клейкой ленты должна быть большей или равной 5,3 н/18 мм ширины), которую уплотняют ластиком для обеспечения достаточного вхождения клейкой ленты в контакт с поверхностью образца. Образец остается в покое в течение 3 минут. Клейкую ленту удаляют в результате ее быстрого обратного стягивания на саму себя под углом 90°. Поверхность для испытания визуально исследуют и оценивают при обращении к стандарту ISO.
Ранжирование по стандарту ISO
0-й уровень: 5В
Кромки надрезов являются полностью гладкими, и на кромках решеток отсутствует какое-либо отслаивание.
1-й уровень: 4В
Имеет место небольшая степень отслаивания на местах пересечения надрезов, и фактическая порча является меньшей или равной 5%.
2-й уровень: 3В
Имеет место отслаивание на кромках или местах пересечения надрезов, при площади поверхности отслаивания в диапазоне от 5% до 15%.
3-й уровень: 2В
Имеют место частичное отслаивание или большая степень отслаивание вдоль кромок надрезов, или полностью отслаивается часть решеток, при площади поверхности отслаивания в диапазоне 15%-35%.
4-й уровень: 1В
Имеет место обширное отслаивание на кромках надрезов, или отслаиваются часть или все из некоторых решеток, при площади поверхности отслаивания в диапазоне 35%-65%.
5-й уровень: 0В
Лакокрасочное покрытие в значительной степени отслаивается на кромках или местах пересечений надрезов, при площади поверхности отслаивания, большей, чем 65%.
Обычно в случае использования системы покрытия для оболочки мобильного телефона требуется точное или приблизительное соответствие результата испытания 4В.
2. Испытание на воздействие УФ-излучения
Одиночный цикл: УФ-излучение в течение 4 часов (УФ-А, 340 нм, 0,63 Вт/м2/нм, 60°С) плюс хранение во влажной атмосфере в течение 4 часов (50°С), в совокупности 12 циклов (4 дня). Половину поверхности образца покрывают алюминиевой фольгой (для сопоставления с поверхностью после проведения испытания).
После воздействия УФ-излучения для поверхности образца исследуют изменения окраски, блеска и шероховатости поверхности. Изменение окраски продемонстрировано величиной ΔЕ согласно проведению испытания при использовании колориметра X-rite (темная окраска: ΔЕ ≤ 0,7; светлая окраска: ΔЕ ≤ 1). До проведения УФ-испытания для подвергаемой испытанию пластины для испытания сначала измеряют хроматическую аберрацию при использовании колориметра для получения величин L1, a1 и b1. После воздействия УФ-излучения для пластины для испытания еще раз измеряют хроматическую аберрацию при использовании колориметра для получения величин L2, a2 и b2. Величину ΔЕ рассчитывают в соответствии со следующим далее уравнением:
Поверхность образца осматривают для выявления наличия пузырения или растрескивания. После этого поверх поверхности с нанесенным покрытием наносят одну клейкую ленту 405 (при уплотнении пальцем), которую удаляют в результате ее быстрого обратного стягивания на саму себя под углом 90° по отношению к поверхности с нанесенным покрытием. Поверхность с нанесенным покрытием исследуют для выявления наличия расслаивания при отслаивании клейкой ленты.
3. Испытание на воздействие парфюмерно-косметической продукции
10 г каждой из следующих далее позиций парфюмерно-косметической продукции помещают в мерный стакан и гомогенно смешивают (один вид парфюмерно-косметической продукции используют только один раз, и использование через день запрещено): косметический дневной крем Dabao/мужское увлажняющее средство Nivea, освежающий и увлажняющий солнцезащитный крем Dabao/средство интенсивного ухода за руками и ногтями Vaseline, супероксиддисмутазный белковый крем Dabao/детский лосьон Johnson, детское масло Johnson, солнцезащитный крем Coppertone sport sunscreen SPF30 и солнцезащитный крем Coppertone ultraguard sunscreen SPF50. Получающуюся в результате смесь равномерно наносят в виде покрытия на поверхность образца при использовании зубной щетки. Образец с нанесенным покрытием из парфюмерно-косметической продукции помещают в печь для проведения испытания на воздействие окружающей среды и подвергают испытанию при температуре 70°С и влажности 85% в течение 48 часов и 72 часов. Кроме того, образец с нанесенным покрытием из вышеупомянутой парфюмерно-косметической продукции размещают при обычной температуре на 4 часа.
После проведения испытания для поверхности образца исследуют изменения окраски, блеска и шероховатости поверхности. Поверхность образца осматривают для выявления наличия пузырения или растрескивания. После этого поверх поверхности с нанесенным покрытием наносят одну клейкую ленту 405 (при уплотнении пальцем), которую удаляют в результате ее быстрого обратного стягивания на саму себя под углом 90° по отношению к поверхности с нанесенным покрытием. Поверхность с нанесенным покрытием исследуют для выявления наличия расслаивания при отслаивании клейкой ленты.
4. Испытание в цикле воздействие влажной среды-воздействие влажной среды
Образец для испытания подвергают воздействию следующего далее цикла: переход от 21°С, 60% относительной влажности к – 40°С по истечении 3 часов и выдерживание в таких условиях в течение 2 часов; после этого переход от – 40°С к 85°С, 50% относительной влажности по истечении 6 часов и выдерживание в таких условиях в течение 2 часов; переход к 21°С, 60% относительной влажности, завершение одного цикла. В совокупности реализуют 5 циклов.
После проведения испытания поверхность образца исследуют для выявления наличия очевидной разницы окраски. Поверхность образца осматривают для выявления наличия пузырения, растрескивания или деформирования. После этого поверх поверхности с нанесенным покрытием наносят одну клейкую ленту 405 (при уплотнении пальцем), которую удаляют в результате ее быстрого обратного стягивания на саму себя под углом 90° по отношению к поверхности с нанесенным покрытием. Поверхность с нанесенным покрытием исследуют для выявления наличия расслаивания при отслаивании клейкой ленты.
5. Испытание в ванне с горячей водой
До проведения испытания образец исследуют в соответствии с техническими требованиями к осмотру внешнего вида для оценки наличия или отсутствия неблагоприятного дефекта внешнего вида, такого как изъязвление или кратер. Испытание проводят при использовании дистиллированной воды. После достижения температурой воды 80°С образец помещают в дистиллированную воду и выдерживают в течение 30 минут. Во время проведения испытания образец не может послойно удаляться. Образец остается при комнатной температуре (25°С) после более чем 2 часов при завершении испытания.
После проведения испытания поверхность образца визуально исследуют для выявления наличия эрозии, растрескивания, пузырения или стирания. После этого поверх поверхности с нанесенным покрытием наносят одну клейкую ленту 405 (при уплотнении пальцем), которую удаляют в результате ее быстрого обратного стягивания на саму себя под углом 90° по отношению к поверхности с нанесенным покрытием. Поверхность с нанесенным покрытием исследуют для выявления наличия расслаивания при отслаивании клейкой ленты.
6. Испытание на вибрационный износ
Образец для испытания (продукт после горячего высушивания) компонуют в виде законченного устройства и помещают в установку для испытания на вибрационный износ (R180/530 TE 30, Rosler, Germany). Испытание проводят в соответствии со стандартной методикой испытания. После завершения испытания для поверхности с нанесенным покрытием измеряют площадь поверхности отслаивания пленки.
Таблица 3. Результаты испытания для каждой эксплуатационной характеристики
| Адгезия | УФ-излучение | Испытание на воздействие парфюмерно-косметической продукции | Цикл воздействие влажной среды-воздействие влажной среды | Испытание в ванне с горячей водой | Испытание на вибрационный износ | |
| Пример 11 | Успешно, площадь поверхности отслаивания < 5% | Успешно, отсутствие изменения, ΔЕ = 0,15, отсутствие отслаивания покрытия |
Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Площадь поверхности отслаивания покрытия на углу < 1 мм2 |
| Пример 12 | Успешно, площадь поверхности отслаивания < 5% | Успешно, отсутствие изменения, ΔЕ = 0,15, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Площадь поверхности отслаивания покрытия на углу < 1 мм2 |
| Пример 13 | Успешно, площадь поверхности отслаивания < 5% | Успешно, отсутствие изменения, ΔЕ = 0,15, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Площадь поверхности отслаивания покрытия на углу < 1 мм2 |
| Пример 14 | Успешно, площадь поверхности отслаивания < 5% | Успешно, отсутствие изменения, ΔЕ = 0,15, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Площадь поверхности отслаивания покрытия на углу < 1 мм2 |
| Пример 15 | Успешно, площадь поверхности отслаивания < 5% | Успешно, отсутствие изменения, ΔЕ = 0,15, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Успешно, отсутствие изменений, отсутствие отслаивания покрытия | Площадь поверхности отслаивания покрытия на углу < 1 мм2 |
В то время как конкретные варианты осуществления этого изобретения были описаны выше для целей иллюстрации, для специалистов в соответствующей области техники будет очевидной возможность осуществления многочисленных вариаций деталей настоящего изобретения без отклонения от изобретения, как оно определено в приложенной формуле изобретения.
1. Система многослойного покрытия, содержащая композицию первого покрытия и композицию второго покрытия, где композиция первого покрытия содержит акриловую смолу (а), имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С, а композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана.
2. Система многослойного покрытия по п. 1, где акриловая смола (а) характеризуется значением Tg в диапазоне от 75°С до 90°С.
3. Система многослойного покрытия по п. 1, где упомянутая композиция первого покрытия, кроме того, содержит акриловую смолу (b), имеющую температуру стеклования (Tg) в диапазоне от 30°С до 65°С.
4. Система многослойного покрытия по п. 3, где упомянутая композиция первого покрытия содержит 10-50% (масс.) акриловой смолы (а) и 5-25% (масс.) акриловой смолы (b) при расчете на массу упомянутой композиции первого покрытия.
5. Система многослойного покрытия по п. 1, где упомянутый трехфункциональный акрилат сложного полиэфира представляет собой продукт реакции между гидроксилсодержащим сложным полиэфиром и акриловой кислотой.
6. Система многослойного покрытия по п. 1, где упомянутый шестифункциональный акрилат полиуретана представляет собой продукт конденсации, полученный из пентаэритриттриакрилата, алифатического диизоцианата и гидроксилсодержащего полиола.
7. Система многослойного покрытия по п. 1, где упомянутый девятифункциональный акрилат полиуретана представляет собой продукт реакции между полиизоцианатом и гидроксилакрилатом.
8. Система многослойного покрытия по п. 1, где упомянутая композиция второго покрытия содержит 5-25% (масс.) трехфункционального акрилата сложного полиэфира, 5-25% (масс.) шестифункционального акрилата полиуретана и 5-50% (масс.) девятифункционального акрилата полиуретана при расчете на массу упомянутой композиции второго покрытия.
9. Способ получения системы многослойного покрытия на подложке, включающий:
(1) нанесение композиции первого покрытия по меньшей мере на часть подложки для получения покрытия основы; и
(2) нанесение композиции второго покрытия по меньшей мере на часть покрытия основы для получения бесцветного покрытия,
где композиция первого покрытия содержит акриловую смолу (а), имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С, а композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана.
10. Подложка с нанесенным покрытием, включающая:
(i) подложку; и
(ii) систему многослойного покрытия, осажденную по меньшей мере на часть подложки, при этом система многослойного покрытия содержит композицию первого покрытия и композицию второго покрытия, где композиция первого покрытия содержит акриловую смолу (а), имеющую температуру стеклования (Tg), составляющую по меньшей мере 70°С, а композиция второго покрытия содержит трехфункциональный акрилат сложного полиэфира, шестифункциональный акрилат полиуретана и девятифункциональный акрилат полиуретана.
11. Подложка с нанесенным покрытием по п. 10, где подложка включает пластмассовую подложку, полученную из группы, состоящей из полипропилена, сополимера акрилонитрил-бутадиен-стирол, стекловолокна и любой их комбинации.
12. Подложка с нанесенным покрытием по п. 10, где подложкой является подложка, подходящая для использования в мобильном телефоне, персональном цифровом органайзере, смартфоне и персональном компьютере.
