Отталкивающие землю и грязь покрытия из порошкового материала
Изобретение относится к вариантам отталкивающих землю и грязь покрытиям из порошкового материала, содержащим анионные фтористые поверхностно-активные вещества, и способу получения покрытий такого типа. Предложена отталкивающая грязь панель, содержащая подложку и нанесенное на эту подложку покрытие из порошкового материала, сформированное из смеси, содержащей связующее вещество, содержащее полимерную смолу, содержащую по меньшей мере две функциональные группы, которая по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода; сшивающее средство, которое реагирует с функциональными группами полимерной смолы; и состав поверхностно-активного вещества, который по существу не содержит растворителей и содержит анионное фтористое поверхностно-активное вещество. Анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,05 до 4 мас.% от общей массы состава покрытия из порошкового материала. Технический результат – получение грязеотталкивающих покрытий без ухудшения прочности связи с нижележащей подложкой. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 табл.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка представляет собой международную заявку PCT, испрашивающую приоритет патентной заявки США № 14/746313, поданной 22 июня 2015 г. Раскрытие вышеупомянутой заявки включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к отталкивающим землю и грязь покрытиям из порошкового материала, содержащим анионные фтористые поверхностно-активные вещества.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Известно, что некоторые содержащие фторзамещенный углеводород полимеры и содержащие силоксан полимеры могут добавлять грязеотталкивающие свойства краскам и другим покрытиям на основе растворителя. Однако ранее требовалось большое количество таких фтороуглеродных и силоксановых полимеров для полного состава, чтобы получить желаемые грязеотталкивающие свойства в получаемом покрытии. По сути, при этом подрывался конечный баланс между грязеотталкивающими свойствами поверхности покрытия и способностью покрытий прилипать к нижележащей подложке. Таким образом, существует потребность в грязеотталкивающих покрытиях - в частности отталкивающих землю и грязь покрытиях - которые достигали бы желаемых отталкивающих свойств поверхности без ухудшения прочности связи с нижележащей подложкой. Система покрытия из порошкового материала может извлечь выгоду из таких грязеотталкивающих свойств, но в отличие от типичных красок и покрытий она имеет дополнительные ограничения, заключающиеся в том, что она не должна содержать растворителей.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя отталкивающую грязь панель, содержащую подложку и покрытие из порошкового материала, нанесенное на эту подложку. В некоторых вариантах осуществления покрытие из порошкового материала формируется из смеси, содержащей смесь полимерной смолы, сшивающего средства и состава поверхностно-активного вещества. В некотором варианте осуществления эта полимерная смола по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода. Состав поверхностно-активного вещества может не содержать растворителей и содержать анионное фтористое поверхностно-активное вещество. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления это анионное фтористое поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от 0,05 мас.% до 4 мас.% по общей массе состава покрытия из порошкового материала.
[0004] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее изобретение относится к отталкивающей грязь панели, содержащей подложку и покрытие из порошкового материала, нанесенное на эту подложку. Покрытие из порошкового материала может быть сформировано из смеси, которая по существу не содержит растворителя. В некоторых вариантах осуществления эта смесь содержит связующее вещество и пигмент. В некоторых вариантах осуществления эта смесь содержит полимерную смолу, которая по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода. В некоторых вариантах осуществления пигмент предварительно обрабатывается анионным фтористым поверхностно-активным веществом.
[0005] В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу формирования отталкивающей грязь панели. Этот способ может включать в себя первую стадию подготовки покрытия из порошкового материала, содержащего полимерное связующее вещество, пигмент и анионное фтористое поверхностно-активное вещество. Этот способ может дополнительно включать в себя вторую стадию нанесения покрытия из порошкового материала на подложку. Этот способ может дополнительно включать в себя третью стадию отверждения покрытия из порошкового материала для того, чтобы сформировать отталкивающую грязь панель. В некоторых вариантах осуществления отталкивающая грязь покрытая подложка представляет собой потолочную плитку или панель. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полимерное связующее вещество по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода, и анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 10 мас.% до 25 мас.% по общей массе единственного пигмента.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0006] Настоящее изобретение относится к отталкивающим землю и грязь панелям, содержащим подложку и слой покрытия из порошкового материала, нанесенный на эту подложку. Покрытие из порошкового материала проявляет свойства отталкивания земли и грязи на основе включения анионных фторозамещенных соединений. Покрытие из порошкового материала формируется из прекурсорной смеси с высоким содержанием твердых частиц, состоящей из связующего вещества и сшивающего средства. Эта прекурсорная смесь может реагировать при повышенной температуре, образуя полностью вулканизированный состав покрытия из порошкового материала, как обсуждено в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления эта прекурсорная смесь имеет содержание твердых веществ 100%, и по существу не содержит растворителя.
[0007] Состав связующего вещества может включать в себя полимерную смолу, которая может реагировать со сшивающим средством во время отверждения, как обсуждено в настоящем документе, формируя тем самым полностью вулканизированный матричный состав. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления полимерная смола по настоящему изобретению должна иметь конкретные свойства материала, включая температуру стеклования, молекулярную массу, функциональность, вязкость расплава, а также свойства образования пленки и выравнивания. Без надлежащего рассмотрения вышеперечисленных свойств материала выбор нежелательной полимерной смолы может привести к составу, который является неподходящим для покрытий из порошкового материала, поскольку получаемая прекурсорная смесь может иметь недостаточный срок годности и несоответствующие реологические свойства во время обработки, и получаемое покрытие из порошкового материала может проявлять несоответствующие характеристики формирования пленки, делая покрытие неработоспособным.
[0008] В соответствии с настоящим изобретением полимерная смола должна содержать по меньшей мере один полимерный состав, имеющий температуру стеклования (Tg) выше комнатной температуры, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полимерная смола может иметь Tg приблизительно 50°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полимерная смола может иметь Tg приблизительно 60°C. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полимерная смола может иметь Tg приблизительно 70°C. Для целей настоящего изобретения термин «приблизительно» означает +/- 5%.
[0009] Выбор правильной температуры стеклования полимерной смолы является важным соображением для применения в порошковых покрытиях, поскольку слишком низкая Tg может привести к получению прекурсорной смеси, которая не может противостоять спеканию и агломерацию при хранении и/или транспортировке смеси, снижая тем самым срок годности прекурсорной смеси. С другой стороны, поскольку покрытия из порошкового материала имеют высокое содержание твердых веществ, выбор полимерной смолы, которая имеет слишком высокую Tg, может привести к получению прекурсорной смеси, которая не проявляет достаточной текучести во время обработки или выравнивания после нанесения, что приводит к неравномерному нанесению порошковой композиции. Температурой стеклования полимерной смолы можно управлять посредством выбора ряда параметров, включая, но не ограничиваясь этим, молекулярную массу, тип полимерной цепи и степень кристалличности, как будет обсуждено в настоящем документе.
[0010] Реологические свойства полимерной смолы измеряются вязкостью расплава. При высоком содержании твердых веществ (предпочтительно 100% твердых веществ, без растворителя) получение низкой вязкости расплава является необходимым условием для обеспечения максимальной текучести полимерной смолы во время обработки. Поскольку полимерная смола обрабатывается во время смешивания и отверждения (как будет обсуждено в настоящем документе), полимерная смола начинает реагировать с отвердителем, также называемым сшивающим средством, которое присутствует в прекурсорной смеси, создавая тем самым значительное увеличение вязкости прекурсорной смеси по мере того, как она становится полностью вулканизированным покрытием из порошкового материала. Следовательно, использование полимерной смолы, которая проявляет низкую вязкость расплава, является критерием для обеспечения достаточного количества времени для того, чтобы прекурсорная смесь смешалась и протекла через обрабатывающий блок (как будет обсуждено в настоящем документе) до того, как прекурсорная смесь прореагирует до такой степени образования поперечных связей, которая приближается к полностью вулканизированному покрытию из порошкового материала. Вязкость расплава полимерной смолы зависит от ряда факторов, которые включают в себя: молекулярную массу, функциональность, а также тип полимерной цепи, как обсуждено в настоящем документе. Конкретные вязкости расплава полимерной смолы и всей прекурсорной смеси будут обсуждены в настоящем документе.
[0011] В соответствии с настоящим изобретением полимерная смола должна содержать по меньшей мере один полимерный состав, имеющий средневесовую молекулярную массу Mw в диапазоне приблизительно 1500-15000. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения полимерная смола может иметь средневесовую молекулярную массу Mw в диапазоне приблизительно 15000-30000. Молекулярная масса полимерной смолы влияет на гибкость, ударную вязкость и обрабатываемость покрытия из порошкового материала (то есть вязкость расплава). Полимерные смолы, имеющие более высокую молекулярную массу (Mw), обладают более высокой вязкостью расплава по сравнению с полимерными смолами, имеющими более низкую молекулярную массу (Mw).
[0012] В одном предпочтительном варианте осуществления полимерная смола, имеющая молекулярную массу (Mw) от приблизительно 1500 до приблизительно 15000, имеет полидисперсность, равную приблизительно 1. Полидисперсность представляет собой отношение средневесовой молекулярной массы (Mw) к среднечисловой молекулярной массе (Mn) полимерного состава. Полидисперсность, равная приблизительно 1, гарантирует, что физические свойства получаемого покрытия из порошкового материала (то есть гибкость, ударная вязкость) максимизируются без ухудшения желаемой низкой вязкости расплава прекурсорной смеси во время обработки. Низкая вязкость расплава является подходящей при обработке прекурсорной смеси с высоким содержанием твердых веществ (предпочтительно без растворителя), которая может быть необходима для покрытия из порошкового материала в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0013] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления формирование трехмерной сшитой полимерной сети, которая образует порошковое покрытие по настоящему изобретению, требует, чтобы полимерная смола содержала полимер, имеющий в среднем по меньшей мере две функциональные группы, являющиеся доступными для взаимодействия с функциональными группами, присутствующими на сшивающем средстве. В некоторых вариантах осуществления полимерная смола может иметь в среднем от 2 до 10 функциональных групп. В некоторых вариантах осуществления полимерная смола может иметь линейную или разветвленную цепь, и размещение функциональных групп будет зависеть от типа цепи полимерных смол. В некоторых вариантах осуществления полимерная смола представляет собой линейный полимер, имеющий от двух до четырех функциональных групп, расположенных на концах цепи полимера. Функциональные группы полимерной смолы могут выбираться из гидроксильных групп, групп карбоновой кислоты, изоцианатных групп, эпоксигрупп, акриловых групп, а также их комбинаций. В некоторых вариантах осуществления функциональные группы полимерного связующего вещества могут быть временно заблокированы, как обсуждается в настоящем документе.
[0014] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полимерная смола может содержать полимер, имеющий цепь с функциональными группами, выбираемыми из сложноэфирных групп, уретановых групп, карбонатных групп, эпоксигрупп, а также их комбинаций.
[0015] В некоторых вариантах осуществления состав связующего вещества включает в себя полимерную смолу, выбираемую из полиэфирной смолы, полиуретановой смолы, эпоксидной смолы и полиэфируретановой акрилатной смолы. Подходящие полиэфирные смолы могут быть функционализированы гидроксильной группой (OH) или карбоксильной группой (COOH). Полиэфирная смола может быть продуктом реакции многоосновной карбоновой кислоты и многоатомного спирта. Для целей этого изобретения термин «многоосновная карбоновая кислота» включает в себя соединения, имеющие по меньшей мере две группы карбоновой кислоты. Для целей этого изобретения термин «многоатомный спирт» включает в себя соединения, имеющие по меньшей мере две гидроксильные группы. Для функционализированного гидроксилом полиэстера многоатомный спирт присутствует в стехиометрическом избытке относительно многоосновной карбоновой кислоты, при соотношении OH:COOH от 2:1 до 6:1. Избыточный многоатомный спирт гарантирует, что все свободные группы карбоновой кислоты используются, позволяя лишним гидроксильным группам оставаться незанятыми во время реакции эстерификации. Эти гидроксильные группы могут присутствовать на концах цепи полиэстера. Для функционализированного карбоксильной группой полиэстера многоосновная карбоновая кислота присутствует в стехиометрическом избытке относительно многоатомного спирта, при соотношении COOH:OH от 2:1 до 6:1. Избыточная многоосновная карбоновая кислота гарантирует, что все свободные гидроксильные группы используются, позволяя лишним группам карбоновой кислоты оставаться незанятыми во время реакции эстерификации. Эти группы карбоновой кислоты могут присутствовать на концах цепи полиэстера.
[0016] Для осуществления реакции конденсации функционализированных гидроксилом и функционализированных карбоксильной группой соединений для образования полиэфирной смолы может использоваться катализатор. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления этот катализатор может выбираться из N-метилимидaзола, диазобицикло[2,2,2]октана, диазобицикло[5,4,0]ундец-7-ена и пентаметилдиэтилентриамина, а также их смесей. Другие примеры подходящего катализатора эстерификации включают в себя тетрабутил-о-титанат, октоат олова (II), п-толуолсульфокислоту, а также их комбинации.
[0017] В неограничивающих вариантах осуществления многоатомный спирт может быть диолом, триолом или многоатомным спиртом более высокой функциональности, имеющим 4-8 гидроксильных групп (например, тетролом). В некоторых вариантах осуществления многоатомный спирт может быть ароматическим, циклоалифатическим, алифатическим, или их комбинацией. В некоторых вариантах осуществления соединение, содержащее функциональную группу карбоксильной группы, представляет собой дикарбоновую кислоту, трикарбоновую кислоту, многоосновную карбоновую кислоту более высокой функциональности, имеющую 4-8 групп карбоновой кислоты, или их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления многоосновная карбоновая кислота может быть алифатической, циклоалифатической, ароматической, или их комбинацией.
[0018] В некоторых вариантах осуществления многоатомный спирт может включать в себя диол, который выбирается из алкиленгликолей, таких как этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, триэтиленгликоль, трипропиленгликоль, гексиленгликоль, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и неопентилгликоль; гидрированного бисфенола A; циклогександиола; пропандиолов, включая 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, бутилэтилпропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол и 2-этил-2-бутил-1,3-пропандиол; бутандиолов, включая 1,4-бутандиол, 1,3-бутандиол и 2-этил-1,4-бутандиол; пентандиолов, включая триметилпентандиол и 2-метилпентандиол; циклогександиметанола; гександиолов, включая 1,6-гександиол; гидрокси-алкилированных бисфенолов и гликолей простого полиэфира, например поли(окситетраметилен)гликоля. В некоторых вариантах осуществления многоатомный спирт может быть триолом или многоатомным спиртом более высокой функциональности, который выбирается от триметилолпропана, пентаэритрита, дипентаэритрита, триметилолэтана, триметилолбутана, диметилолциклогексана, глицерина и т.п.
[0019] В некоторых вариантах осуществления многоосновная карбоновая кислота может включать в себя дикарбоновую кислоту, которая выбирается из адипиновой кислоты, азелаиновой кислоты, себациновой кислоты, янтарной кислоты, глутаровой кислоты, декановой двухосновной кислоты, додекановой двухосновной кислоты, фталевой кислоты, изофталевой кислоты, 5-трет-бутилизофталевой кислоты, тетрагидрофталевой кислоты, терефталевой кислоты, гексагидрофталевой кислоты, метилгексагидрофталевой кислоты, диметилтерефталата, 2,5-фурандикарбоновой кислоты, 2,3-фурандикарбоновой кислоты, 2,4-фурандикарбоновой кислоты, 3,4-фурандикарбоновой кислоты, 2,3,5-фурантрикарбоновой кислоты, 2,3,4,5-фурантетракарбоновой кислоты, циклогександикарбоновой кислоты, 1,3-циклогександикарбоновой кислоты, 1,4-циклогександикарбоновой кислоты и их ангидридов, а также их смесей. В некоторых вариантах осуществления многоосновная карбоновая кислота может выбираться из трикарбоновых кислот, таких как тримеллитовая кислота, и их ангидридов.
[0020] Используемые в некоторых вариантах осуществления подходящие полиуретановые смолы для состава покрытия из порошкового материала раскрываются, например, в американском патенте № 4404320 и американском патенте № 4246380. Подходящие полиэфируретановые акрилаты раскрываются, например, в американском патенте № 6284321. Подходящие эпоксисоединения для состава покрытия из порошкового материала раскрываются, например, в американском патенте № 5732052.
[0021] Конкретный тип и количество реагента, используемого для создания полиэфирной смолы, оказывают значительное влияние на вязкость расплава, кристалличность и Tg полимерной смолы. В частности, ароматические и/или циклоалифатические мономеры приводят к полимерам с высоким значением Tg, а алифатические мономеры с длинной цепью приводят к полимерам с более низким значением Tg. Например, значение Tg полиэфирной смолы, имеющей значительный уровень сложноэфирных групп в основной цепи, которые получены из терефталевой кислоты/изофталевой кислоты, можно понизить путем замены определенных количеств терефталевой кислоты/изофталевой кислоты адипиновой кислотой, делая тем самым полиэфирные смолы более гибкими и более текучими при более низкой температуре. Однако замещение слишком большим количеством адипиновой кислоты будет приводить к полиэстеру, имеющему слишком низкое значение Tg для того, чтобы использовать его в составах покрытия из порошкового материала.
[0022] В одном неограничивающем варианте осуществления полимерная смола имеет 100%-е содержание твердых веществ (то есть не содержит растворителя), и имеет вязкость расплава в пределах от 2000 мПа⋅с до 5000 мПа⋅с при 200°C, включая все поддиапазоны и целые числа, находящиеся в промежутке. В одном неограничивающем варианте осуществления полимерная смола может иметь Tg от приблизительно 50°C до приблизительно 70°C. В некоторых вариантах осуществления полимерная смола может быть функционализирована гидроксилом и иметь гидроксильное число от приблизительно 40 до приблизительно 300. Неограничивающие примеры подходящей функционализированной гидроксилом полимерной смолы включают в себя такую функционализированную гидроксилом полиэфирную смолу, как коммерчески доступные Polymac 3110 и/или Rucote 102. В некоторых вариантах осуществления полимерная смола может быть функционализирована карбоксильной группой и иметь кислотное число в пределах от 30 до 50.
[0023] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения сшивающее средство содержит по меньшей мере одно низкомолекулярное соединение, имеющее по меньшей мере две функциональные группы. Сшивающее средство может содержать от 2 до 6 функциональных групп. В одном альтернативном варианте осуществления сшивающее средство может содержать от 2 до 4 функциональных групп. Функциональные группы сшивающего средства могут быть выбраны из гидроксильных групп, групп карбоновой кислоты, изоцианатных групп, эпоксигрупп, а также их комбинаций.
[0024] В некоторых неограничивающих вариантах осуществления подходящие сшивающие средства могут включать в себя вышеупомянутые соединения многоатомного спирта, соединения многоосновной карбоновой кислоты, а также соединения полиизоцианата и эпоксидные соединения, содержащие функциональную группу, такие как функционализированные глицидилом акриловые сополимеры. В некоторых вариантах осуществления функциональные группы сшивающего средства могут быть временно заблокированы, как обсуждается в настоящем документе, улучшая тем самым срок годности прекурсорной смеси во время хранения и поставки. Конкретная функциональная группа будет зависеть от желаемого состава получаемого покрытия из порошкового материала.
[0025] Конкретный выбор сшивающего средства будет зависеть от типа полимерной смолы и желаемого окончательного матричного состава. Например, функционализированный гидроксилом полиэстер может быть отвержден с помощью сшивающего средства на основе многоосновной карбоновой кислоты, приводя тем самым к трехмерной матрице полиэстера - со стехиометрическим отношением OH:COOH полиэфирной смолы к сшивающему средству, составляющим приблизительно 1:1, чтобы гарантировать, что все функциональные группы как на полимерной смоле, так и на сшивающем средстве потребляется во время сшивающей реакции эстерификации.
[0026] Функционализированный гидроксилом полиэстер может быть альтернативно отвержден с помощью полиизоцианатного сшивающего средства, приводя тем самым к полиэстер-полиуретановой матрице. Отношение OH:NCO полиэфирной смолы к полиизоцианатному сшивающему средству составляет по существу 1:1 для того, чтобы гарантировать, что все функциональные группы как на полимерной смоле, так и на сшивающем средстве потребляются во время сшивающей реакции образования уретана. Для целей этого изобретения термин «полиизоцианат» относится к Функционализированным изоцианатом соединениям, имеющим по меньшей мере две функциональные группы изоцианата, таким как диизоцианат, изоцианурат, биурет и аллофанаты изоцианурата. В одном предпочтительном варианте осуществления полимерная смола представляет собой полиэстер-полиуретановую смолу.
[0027] Полиизоцианат по настоящему изобретению может выбираться из таких соединений, как изофорондиизоцианат (IPDI), 4,4′-дициклогексилметандиизоцианат, и триметилгексаметилендиизоцианат, 1,6-гексаметилендиизоцианат, 2,2,4-триметилгексаметилендиизоцианат, октадецилендиизоцианат и 1,4-циклогексилендиизоцианат, толуолдиизоцианат; метилендифенилдиизоцианат; тетраметилксилендиизоцианат, а также их изоцианураты, биуреты, аллофанаты и их смеси, а также их аддукты, изоцианураты, биуреты и аллофанаты. В одном варианте осуществления полиизоцианат содержит IPDI.
[0028] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения каждая из свободных изоцианатных групп, присутствующих на сшивающем средстве, может быть временно заблокирована с помощью блокирующего агента для того, чтобы гарантировать отсутствие преждевременной реакции гидроксильных групп и изоцианатных групп до окончательного отверждения, увеличивая тем самым срок годности прекурсорной смеси во время хранения и поставки. Подходящие блокирующие агенты могут включать в себя, например, вторичные или третичные спирты, такие как изопропиловый спирт или трет-бутанол; C-H кислотные соединения, такие как малоновый диалкиловый сложный эфир, ацетилацетон и ацетоуксусный алкиловый сложный эфир, оксимы, такие как формальдоксим, ацетальдоксим, метилэтилкетоноксим, циклогексаноноксим, метилфенилкетоноксим, бензофеноноксим или диэтилглиоксим, лактамы, такие как ε-капролактам, δ-валеролактам, γ-бутиролактам, фенолы, такие как фенол, о-метилфенол; N-алкиламиды, такие как N-метилацетамид, имиды, такие как имид фталевой кислоты, вторичные амины, такие как диизопропиламин, имидазол, пиразол и 1,2,4-триазол. В одном предпочтительном варианте осуществления сшивающее средство представляет собой блокированный ε-капролактамом IPDI.
[0029] Блокирующий агент может использоваться относительно свободных изоцианатных групп в стехиометрическом отношении приблизительно 1:1, чтобы гарантировать, что все свободные изоцианатные группы, присутствующие в сшивающем средстве, временно блокируется. Блокирующий агент предотвращает преждевременную реакцию изоцианатных групп с влагой или сшивающим средством при комнатной температуре, но разблокирует изоцианатные группы при повышенной температуре не более, чем 170°C, позволяя тем самым свободным изоцианатным группам реагировать со сшивающим средством и формировать полностью вулканизированную матрицу.
[0030] В других вариантах осуществления блокированный полиизоцианат может иметь форму модифицированного уретдионом полиизоцианата. Модифицированные уретдионом полиизоцианаты содержат две свободные изоцианатные группы, а также две внутренне блокированные группы изоцианата. Внутреннее блокирование изоцианатных групп происходит без необходимости во внешнем блокирующем агенте, таком как ε-капролактам. При повышенных температурах уретдионовое кольцо разрывается, и две внутренне блокированные группы изоцианата делаются доступными для реакции с реактивными группами, такими как гидроксильные группы, в реакции образования уретана. В соответствии с настоящим изобретением блокированный уретдионом полиизоцианат может быть сформирован из вышеупомянутых соединений полиизоцианата, таких как IPDI. После разблокирования уретдион на основе диизоцианатов будет содержать эквивалент четырех изоцианатных групп.
[0031] В некоторых вариантах осуществления для того, чтобы помочь реакции образования уретана между гидроксильными группами и изоцианатными группами, может быть добавлен катализатор. Катализатор может выбираться из металлоорганических катализаторов, таких как дилаурат дибутилолова или октоат олова, или третичных аминов, таких как триэтиламин, пиридин, N,N-диметиламиноциклогексан или 1,4-диазобицикло[2,2,2]октан. Другие катализаторы могут выбираться из солей иона металла и диакрилйода. Катализатор может присутствовать в количестве от приблизительно 0,001 мас.% до приблизительно 1 мас.% по общей массе прекурсорной смеси. Этот диапазон включает в себя все конкретные значения и поддиапазоны между ними, такие как 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, и 0,8 мас.% по общей массе прекурсорной смеси.
[0032] В некоторых вариантах осуществления полимерная смола может быть оканчивающимся изоцианатом уретан-полиэфирным форполимером. Этот форполимер может быть продуктом реакции стехиометрического избытка полиизоцианата относительно оканчивающейся гидроксилом полиэфирной смолы, когда отношение NCO:OH составляет от 2:1 до 6:1. Избыточный изоцианат гарантирует, что все свободные гидроксильные группы потребляются во время формирования полиуретанового форполимера, гарантируя одновременно, что свободные изоцианатные группы остаются на форполимере. Любой избыточный полиизоцианат, остающийся после формирования форполимера, может быть удален с помощью вакуума. Свободные изоцианатные группы, присутствующие на форполимере, могут быть блокированы с помощью ранее обсужденных изоцианатных блокирующих агентов в стехиометрическом отношении блокирующего агента к свободному изоцианату приблизительно 1:1 для того, чтобы гарантировать, что все свободные изоцианатные группы, присутствующие на форполимере, временно блокируются. Блокированный оканчивающийся изоцианатом полиэстерный форполимер может быть затем смешан со сшивающим средством на основе многоатомного спирта для формирования устойчивой при хранении прекурсорной смеси. Сшивающее средство на основе многоатомного спирта содержит те же самые низкомолекулярные соединения многоатомного спирта, перечисленные при обсуждении формирования полиэфирной смолы.
[0033] В некоторых вариантах осуществления функционализированная карбоксилом полиэфирная смола может быть отверждена с помощью сшивающего средства на основе многоатомного спирта, образуя тем самым полиэстерную матрицу. Свободные карбоксильные группы, присутствующие на функционализированной карбоксилом полиэфирной смоле, могут присутствовать относительно гидроксильных групп на сшивающем средстве в стехиометрическом отношении COOH:OH приблизительно 1:1, гарантируя тем самым, что все функциональные группы, присутствующие как на полиэфирной смоле, так и на сшивающем средстве, потребляются во время сшивающей реакции эстерификации. Сшивающее средство на основе многоатомного спирта содержит те же самые низкомолекулярные соединения многоатомного спирта, перечисленные при обсуждении формирования полиэфирной смолы.
[0034] Функционализированная карбоксилом полиэфирная смола также может быть отверждена с помощью эпоксидных соединений. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления эти эпоксидные соединения могут включать в себя эпоксидную смолу, которая может быть насыщенной или ненасыщенной, алифатической, циклоалифатической, ароматической или гетероциклической.
[0035] Примеры эпоксидных смол, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают в себя полиглицидиловые эфиры многоатомных соединений, бромированные эпоксиды, эпоксидные новолаки или аналогичные полигидроксифенольные смолы, полиглицидиловые эфиры гликолей или полигликолей, а также полиглицидиловые эфиры поликарбоновых кислот. Предпочтительно эпоксидная смола представляет собой полиглицидиловый эфир многоатомного фенола. Полиглицидиловые эфиры многоатомных фенолов могут быть произведены, например, с помощью реакции эпигалогидрина с многоатомным фенолом в присутствии щелочи. Примеры подходящих многоатомных фенолов включают в себя: 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан (бисфенол-A); 2,2-бис(4-гидрокси-трет-бутилфенил)пропан; 1,1-бис(4-гидроксифенил)этан; 1,1-бис(4-гидроксифенил)изобутан; 2,2-бис(4-гидрокси-трет-бутилфенил)пропан; бис(2-гидроксинафтил)метан; 1,5-дигидроксинафталин; 1,1-бис(4-гидрокси-3-алкилфенил)этан и т.п.
[0036] В соответствии с настоящим изобретением состав связующего вещества является по существу не содержащим летучего растворителя, исключая содержание влаги. Для целей настоящего изобретения термин «по существу не содержащий» означает содержание референсного элемента менее чем 0,05 мас.% по общей массе. В одном неограничивающем примере смесь, содержащая связующее вещество, сшивающее средство и наполнитель, которая по существу не содержит растворителя, содержит растворитель в количестве менее чем 0,05 мас.% по общей массе смеси, и предпочтительно менее чем 0,01 мас.%. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления состав связующего вещества по настоящему изобретению содержит 100% твердых веществ и не содержит растворителя, включая летучие органические растворители. Кроме того, в соответствии с дополнительными вариантами осуществления настоящего изобретения состав связующего вещества по существу не содержит полимерной смолы, содержащей группы фторзамещенного углеводорода, такой как фторомодифицированный полиуретан и фторполимер, например PVDF или PTFE. Иначе говоря, полимерная смола, которая составляет состав связующего вещества по настоящему изобретению, по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода.
[0037] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления покрытие из порошкового материала по настоящему изобретению может дополнительно содержать добавки, наполнители и усилители характеристик покрытия. Такие наполнители и добавки могут включать в себя, не ограничиваясь этим, инертные наполнители, антиоксиданты, стабилизаторы, пигменты, упрочняющие агенты, армирующий полимер, смазочные материалы, фунгициды, дегазаторы, поверхностно-активное вещество, добавки для улучшения текучести, диспергирующие агенты, тиксотропные добавки, улучшители адгезии, светостабилизаторы, антипирены, противокоррозионные агенты, ингибиторы, выравнивающие агенты, антилуночные агенты, а также их смеси. В некоторых вариантах осуществления фунгицид может присутствовать в количестве от приблизительно 6 мас.% до приблизительно 10 мас.% по общей массе состава покрытия из порошкового материала. В одном неограничивающем примере фунгицид может содержать борат цинка, 2-(-4-тиазолил)бензимидазол.
[0038] В некоторых вариантах осуществления состав прекурсора может дополнительно содержать армирующий полимер, такой как акриловые сополимеры, которые дополнительно содержат функциональные группы, способные реагировать с функциональными группами, присутствующими в связующем веществе. В одном неограничивающем примере армирующий полимер может содержать глицидилово-функциональный акриловый полимер. Как было обсуждено ранее, глицидиловые группы способны реагировать с группами карбоновой кислоты.
[0039] Другие добавки включают в себя металлы и оксиды металлов, такие как, например, оксид хрома, хром, оксид цинка, оксид меди, медь, никель, титан, нержавеющая сталь, алюминий, диоксид титана, оксид олова, железо, оксид железа и т.п. Такие металлы могут служить, например, в качестве износостойких наполнителей, улучшителей сочетаемости, или в качестве пигментов. Пигменты могут дополнительно включать в себя такие соединения, как диоксид титана, барит, карбонат кальция или их комбинация. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пигменты могут иметь средний размер частиц от 180 нм до 220 нм; в одном предпочтительном варианте осуществления пигмент имеет средний размер частиц приблизительно 200 нм. В некоторых вариантах осуществления покрытие из порошкового материала в соответствии с настоящим изобретением может содержать от приблизительно 15 мас.% до приблизительно 30 мас.% пигмента. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления покрытие из порошкового материала в соответствии с настоящим изобретением может содержать приблизительно 20 мас.% диоксида титана.
[0040] Поверхностно-активное вещество в соответствии с настоящим изобретением может быть добавлено к прекурсорной смеси в составе поверхностно-активного вещества перед окончательной обработкой и отверждением, как было обсуждено в настоящем документе. Состав поверхностно-активного вещества в соответствии с настоящим изобретением по существу не содержит растворителя - предпочтительно имеет содержание твердых веществ 100% и по существу не содержит растворителя, включая летучие органические растворители. Состав поверхностно-активного вещества в соответствии с настоящим изобретением находится в форме порошка при комнатной температуре. Состав поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мере одно фтористое поверхностно-активное вещество.
[0041] Фтористое поверхностно-активное вещество в соответствии с настоящим изобретением может иметь температуру плавления от приблизительно 50°C до приблизительно 70°C. В некоторых вариантах осуществления фтористое поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению имеет низкое значение рН - от примерно 1 до примерно 6, включая все значения и поддиапазоны между ними. В некоторых вариантах осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может быть анионным фтористым поверхностно-активным веществом. Анионная функциональная группа фтористого поверхностно-активного вещества в соответствии с настоящим изобретением выбирается из сульфатной, сульфонатной, фосфатной или карбоксилатной функциональной группы, причем фосфатная функциональная группа является предпочтительной. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления фтористое поверхностно-активное вещество в соответствии с настоящим изобретением может иметь по меньшей мере одну из следующих формул:
Формула I: (RfAO)P(O)(O-M+)2
Формула II: (RfAO)2P(O)(O-M+)
[0042] где Rf представляет собой линейный или разветвленный перфторалкил C1 - C16, который может быть опционально прерван одним, двумя или тремя атомами эфирного кислорода.
[0043] A представляет собой соединение, выбираемое из: (CH2CF2)m(CH2)n; (CH2)oSO2N(CH3)(CH2)p; O(CF2)q(CH2)r; или OCHFCF2OE;
[0044] m равно от 0 до 4;
[0045] n, o, p и r независимо друг от друга принимают значения от 2 до 20;
[0046] q равно 2;
[0047] E представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу C2 - C20, опционально прерываемую атомами кислорода, серы или азота; циклическую алкильную группу или арильную группу C6 - C10;
[0048] M представляет собой катион металла Группы I или аммония (NHx(R2)y)+, в котором R2 представляет собой алкил C1 - C4; x имеет значение от 1 до 4; y имеет значение от 0 до 3; и x+y равно 4.
[0049] В одном предпочтительном варианте осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может состоять из анионного фтористого поверхностно-активного вещества формулы III:
Формула III: (RfCH2CH2O)P(O)(ONH4)2
[0050] где Rf представляет собой перфторалкильную группу C4 - C8, имеющую формулу: F[CF2-CF2]3-8. В предпочтительных вариантах осуществления фтористое поверхностно-активное вещество является не содержащим растворителей анионным фтористым поверхностно-активным веществом. Подходящие анионные фтористые поверхностно-активные вещества являются коммерчески доступными.
[0051] В некоторых вариантах осуществления состав поверхностно-активного вещества в соответствии с настоящим изобретением является по меньшей мере по существу не содержащим или не содержащим катионных фтористых поверхностно-активных веществ. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от приблизительно 0,05 мас.% до приблизительно 4 мас.% по общей массе состава покрытия из порошкового материала. В одном предпочтительном варианте осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от приблизительно 0,7 мас.% до 3 мас.% по общей массе состава покрытия из порошкового материала. В некоторых вариантах осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от приблизительно 1,5 мас.% до 3 мас.%, альтернативно от приблизительно 0,1 мас.% до 0,3 мас.% по общей массе покрытия из порошкового материала. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления фтористое поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от 10 мас.% до 25 мас.% по общей массе пигмента, включая все поддиапазоны и целые числа, находящиеся в промежутке.
[0052] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения пигмент, например диоксид титана, может быть предварительно обработан составом поверхностно-активного вещества перед его добавлением к прекурсорной смеси. В одном предпочтительном варианте осуществления пигмент предварительно обрабатывается анионным фтористым поверхностно-активным веществом в соответствии со следующими стадиями: нагревание состава анионного фтористого поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению до повышенной температуры для того, чтобы расплавить анионное фтористое поверхностно-активное вещество, то есть до температуры от 50°C до 70°C (включая все целые числа и поддиапазоны между ними), с последующим добавлением оксида титана. Анионное фтористое поверхностно-активное вещество и пигмент затем смешиваются, создавая тем самым предварительно обработанный пигмент диоксида титана. В некоторых вариантах осуществления повышенная температура может составлять 55°С. Предварительно обработанный пигмент может быть охлажден до комнатной температуры, и позже смешан со связующим веществом и сшивающим средством для того, чтобы сформировать прекурсорную смесь, как обсуждено в настоящем документе. В одном предпочтительном варианте осуществления пигмент представляет собой диоксид титана, который предварительно обрабатывается анионным фтористым поверхностно-активным веществом формулы III. Было найдено, что, предварительная обработка пигмента фтористым поверхностно-активным веществом перед добавлением других ингредиентов для производства смеси композиции покрытия гарантирует однородную дисперсию фтористого поверхностно-активного вещества в композиции покрытия.
[0053] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения связующее вещество, сшивающее средство, а также добавки и наполнители могут быть скомбинированы в одну прекурсорную смесь. Эта прекурсорная смесь может быть слегка смешана при комнатной температуре в сухом миксере в течение некоторого времени, создавая тем самым равномерное распределение связующего вещества, сшивающего средства и добавок/наполнителей в этой прекурсорной смеси. После сухого смешивания прекурсорная смесь может быть смешана в расплаве и гранулирована, как обсуждено в настоящем документе.
[0054] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения прекурсорная смесь может быть обработана в экструдере расплава. Экструдер расплава может быть одношнековым или двухшнековым экструдером. Экструдер расплава может содержать три зоны: (1) зону подачи; (2) зону плавления; и (3) зону дисперсии. Зона подачи может поддерживаться при температуре, которая меньше или равна комнатной температуре, для того, чтобы предотвратить блокирование прекурсорной смеси. Зона плавления обычно нагревается выше максимальной Tg прекурсорной смеси, но ниже температуры разблокирования и реакции прекурсорной смеси. Работа в диапазоне выше Tg и ниже температуры разблокирования/реакции позволяет прекурсорной смеси плавиться и течь без преждевременного разблокирования и реакции прекурсорной смеси в экструдере. В зоне дисперсии температура поддерживается выше Tg и ниже температуры разблокирования, позволяя тем самым прекурсорной смеси стать однородной. В некоторых вариантах осуществления зона плавления и зона дисперсии функционируют при температуре от приблизительно 90°C до 150°C, включая все поддиапазоны и целые числа между ними. В некоторых вариантах осуществления зона плавления и зона дисперсии функционируют при температуре от 100°С до 110°С. Экструдер будет содержать средство нагрева и средство охлаждения для обеспечения того, чтобы различные зоны находились в пределах соответствующих температурных диапазонов.
[0055] После прохождения через зону дисперсии смешанная в расплаве прекурсорная смесь проходит через выходную фильеру экструдера. Выходная фильера может быть снабжена множеством апертур во множестве различных конфигураций. В некоторых вариантах осуществления выходная фильера может быть заменена другими устройствами, которые создают перепад давления; например, такой перепад давления может быть достигнут с использованием конкретной шнековой конфигурации. В любом случае, среднее время пребывания прекурсорной смеси в экструдере расплава обычно составляет менее 5 мин, и чаще всего в диапазоне от 30 до 120 с. По мере того, как расплавленная прекурсорная смесь проходит через фильеру, она охлаждается и гранулируется. Эти гранулы измельчаются, и получаемый порошок прекурсора собирается. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления прекурсорная смесь может измельчаться с помощью такой машины, как дробилка, криогенный измельчитель и т.п. Получаемый порошок прекурсора может иметь средний размер частиц менее 100 мкм, обычно от 30 до 50 мкм.
[0056] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления предопределенное количество порошка прекурсора может быть затем помещено в контейнер, который либо отправляется на хранение, либо отправляется в другое место для окончательной обработки, как обсуждено в настоящем документе. В других вариантах осуществления порошок прекурсора может быть окончательно обработан на той же самой площадке, где выполнялось смешивание в расплаве. В соответствии с настоящим изобретением окончательная обработка включает в себя нанесение покрытия распылением или электростатическое нанесение порошка прекурсора на подложку. Нанесение покрытия распылением может выполняться краскораспылителем в электростатическом поле или с помощью трибоэлектрического распылителя, в котором порошок приобретает электрический заряд за счет трения. Подложка в соответствии с настоящим изобретением может быть металлической подложкой, керамической подложкой, композитной подложкой или их комбинацией. В некоторых вариантах осуществления металлическая подложка может быть алюминиевой панелью или стальной панелью (включая оцинкованную сталь). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления металлическая подложка может выбираться из таких материалов, как железо, сталь, алюминий, олово, а также их сплавы. Подложка может иметь любые размеры, подходящие для потолочных панелей.
[0057] После того, как порошок прекурсора будет нанесен распылением на подложку, полученное покрытие отверждается путем нагревания в печи при температуре отверждения, которая выше температуры разблокирования и реакции прекурсорной смеси. В некоторых вариантах осуществления температура отверждения составляет от примерно 160°С до 210°С. Отверждение может происходить в течение некоторого периода времени, достаточного для того, чтобы связующее вещество и сшивающее средство полностью прореагировали, формируя тем самым полностью отвержденное покрытие из порошкового материала. В некоторых вариантах осуществления отверждение происходит в течение периода времени от 15 до 30 мин для температуры в диапазоне от примерно 160°C до 190°C. В некоторых вариантах осуществления отверждение может происходить в течение периода времени от приблизительно 6 до 15 мин для температур от приблизительно 190°C до 210°C. Полученное отвержденное порошковое покрытие и подложка образуют отталкивающую грязь и/или землю панель по настоящему изобретению. В некоторых вариантах осуществления получаемое покрытие из порошкового материала имеет толщину от 40 мкм до 120 мкм, включая все поддиапазоны и целые числа между ними.
[0058] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления покрытие из порошкового материала по настоящему изобретению может отверждаться излучением, если оно содержит вышеупомянутые функционализированные акрилатом полимеры. Настоящее изобретение иллюстрируется составами термореактивного порошкового покрытия. Однако также могут использоваться термопластичные составы покрытия из порошкового материала.
[0059] Следующие примеры были подготовлены в соответствии с настоящим изобретением. Настоящее изобретение не ограничивается описанными в настоящем документе примерами.
Примеры
[0060] Примеры в соответствии с настоящим изобретением основаны на покрытиях из полиэстерного порошкового материала и покрытиях из полиуретанового порошкового материала. Каждое покрытие из порошкового материала представляет собой продукт реакции нескольких связующих веществ и сшивающих средств. Конкретные реагенты, используемые в примерах, являются следующими:
i. Связующее вещество 1: Карбоксилированная полиэфирная смола, имеющая 100%-е содержание твердых веществ (в грануле, сформированной при комнатной температуре); вязкость расплава приблизительно 5000 мПа⋅с при 200°C (4400-5700 мПа⋅с при 200°C); Tg приблизительно 70°C (67°C) и кислотное число приблизительно 33; коммерчески доступная под названием Crylcoat 2441-2;
ii. Связующее вещество 2: функционализированный глицидилом акриловый сополимер, имеющий 100%-е содержание твердых веществ (хлопьевидный порошок при комнатной температуре); температура размягчения 120°C - 135°C: коммерчески доступный под названием Isocryl EP-540;
iii. Связующее вещество 3: оканчивающаяся гидроксилом полиэфирная смола, имеющая 100%-е содержание твердых веществ; вязкость расплава в пределах от 2100 до 3000 мПа⋅с при 200°C; Tg приблизительно 50°C (48°C - 53°C); значение гидроксильного числа приблизительно 290 и значение кислотного числа приблизительно 11; коммерчески доступная под названием Polymac 3110;
iv. Связующее вещество 4: оканчивающаяся гидроксилом полиэфирная смола, имеющая 100%-е содержание твердых веществ; вязкость расплава 4000 мПа⋅с при 200°C; Tg приблизительно 60°C (59°C); значение гидроксильного числа приблизительно 40 и значение кислотного числа 13; коммерчески доступная под названием Rucote 102;
v. Сшивающее средство 1: β-гидроксиалкиламиды (HAA), имеющие 100%-е содержание твердых веществ; температуру плавления 120°C - 124° и значение гидроксильного числа 620-700; коммерчески доступные под названием Primid XL-552; и
vi. Сшивающее средство 2: блокированный Ɛ-капролактамом IPDI, имеющий 100%-е содержание твердых веществ; Tg приблизительно 60°C (58°C) и эквивалентный вес NCO 280; коммерчески доступный под названием Alcure 4402.
[0061] Полиэстерные (PE) и полиуретановые (PU) составы в соответствии с настоящим изобретением показаны в следующей Таблице 1:
Таблица 1
| Состав PE 1 | Состав PU 1 | |
| Связующее вещество 1 | 80,5 мас.% | - |
| Связующее вещество 2 | 17 мас.% | - |
| Связующее вещество 3 | - | 28,8 мас.% |
| Связующее вещество 4 | - | 20,5 мас.% |
| Связующее вещество 5 | - | - |
| Сшивающее средство 1 | 2,5 мас.% | - |
| Сшивающее средство 2 | - | 50,7 мас.% |
| Всего | 100 мас.% | 100 мас.% |
[0062] Состав PE 2 является полиэфирной смолой, смешанной с эпоксидным сшивающим средством, которая содержит обычные частицы диоксида титана, коммерчески доступной под названием Interpon D1036 от компании AkzoNobel.
[0063] Состав PE 3 является полиэфирной смолой, смешанной с эпоксидным сшивающим средством, которая содержит обычные частицы диоксида титана, коммерчески доступной под названием Interpon EC544 от компании AkzoNobel.
[0064] Примеры настоящего изобретения сравнивают пигменты, которые были предварительно обработаны поверхностно-активным веществом, а также пигменты, которые не были предварительно обработаны поверхностно-активным веществом, причем предварительно обработанные пигменты включают в себя в качестве поверхностно-активного вещества анионное фтористое поверхностно-активное вещество, а также для сравнения другие поверхностно-активные вещества. Конкретными предварительно обработанными пигментами являются следующие:
i. Состав поверхностно-активного вещества 1 имеет 100%-е содержание твердых веществ и содержит анионное фтористое поверхностно-активное вещество C6-C16 перфторалкилэтилфосфат аммония, доступное от компании Sensient под товарным знаком Unipure™ LC981 в качестве косметического ингредиента.
ii. Состав поверхностно-активного вещества 2 имеет 100%-е содержание твердых веществ и включает в себя анионное фтористое поверхностно-активное вещество, имеющее фосфатную группу. Это анионное фтористое поверхностно-активное вещество имеет температуру плавления от 50°C до 70°C и значение рН от 1 до 5. Примерное подходящее анионное фтористое поверхностно-активное вещество является коммерчески доступным от компании Du Pont под товарным знаком Capstone® FS-66.
iii. Состав поверхностно-активного вещества 3 содержит неионное фтористое поверхностно-активное вещество. Этот состав поверхностно-активного вещества 2 имеет 100%-е содержание твердых веществ и значение pH от 7 до 8,5. Примерное неионогенное поверхностно-активное вещество является коммерчески доступным Capstone® FS-3100.
iv. Состав поверхностно-активного вещества 4 имеет 100%-е содержание твердых веществ и содержит мономерное фтористое поверхностно-активное вещество, имеющее формулу: C4F9-CH=CH2. Мономерное фтористое поверхностно-активное вещество имеет температуру кипения 58°C и вязкость 7 мПа⋅с при 25°C. Примерное мономерное фтористое поверхностно-активное вещество является коммерчески доступным Capstone® 42-U.
Состав поверхностно-активного вещества 5 имеет 100%-е содержание твердых веществ и содержит неионное поверхностно-активное вещество на основе силоксана. Содержащее силоксан поверхностно-активное вещество является коммерчески доступным под названием Dynol® 960 от компании Air Products.
[0065] Поверхностно-активные вещества, отличающийся от фтористого поверхностно-активного вещества Состава поверхностно-активного вещества 1, использовались для предварительной обработки порошка оксида титана в соответствии со следующей методологией. Каждый состав поверхностно-активного вещества отдельно нагревался до 55°C, а затем смешивался с некоторым количеством частиц диоксида титана в течение некоторого времени. После этого предварительно обработанные частицы диоксида титана охлаждались до комнатной температуры и смешивались с различными составами PU или PE, как показано ниже в Таблице 2, создавая тем самым прекурсорную смесь. Однако смешивание состава PU или PE с предварительно обработанным титаном является необязательной дополнительной стадией; оно улучшает однородность получаемой системы.
[0066] Каждая прекурсорная смесь затем смешивалась в расплаве с помощью экструдера при температуре от 95°C до 108°C. Получаемый экструдат гранулировался в порошок. Каждый полученный порошок наносился распылением на первую главную поверхность алюминиевой подложки. Покрытая подложка затем термоотверждалась при температуре 195°C, производя тем самым отталкивающую грязь панель.
[0067] Каждая отталкивающая грязь панель затем сравнивалась для определения грязеотталкивающих свойств в соответствии со следующей методологией. Готовился состав грязи, имеющий компоненты, показанные в Таблице 2:
Таблица 2
| Компонент | мас.% |
| Торфяной мох | 35 |
| Портланд-цемент | 15 |
| Прокаленный каолин | 15 |
| Глина Sno-Brite | 15 |
| NaCl | 5 |
| Желатин | 3,6 |
| Сажа | 1,5 |
| Красный оксид железа | 0,3 |
| Стеариновая кислота | 2,2 |
| Олеиновая кислота | 2,2 |
| Пальмовое масло | 3,8 |
| Ланолин | 1,4 |
[0068] Глина Sno-Brite включает в себя > 95 мас.% каолина, а также незначительные количества кремнезема (кварц, кристобалит), слюды и диоксида титана. Каждая отталкивающая грязь панель устанавливалась так, чтобы поверхность с покрытием из порошка была обращена вверх. Некоторое количество (0,2 г) состава грязи из Таблицы 2 помещалось в пластмассовую чашку и удерживалось над поверхностью с покрытием из порошка, где пластмассовую чашку постукивали для того, чтобы состав грязи естественным образом падал на поверхность грязеотталкивающей панели с порошковым покрытием, направленную вверх. За исключением состава грязи, который наносился на поверхность с порошковым покрытием, отталкивающая грязь панель оставалась нетронутой. Загрязненную отталкивающую грязь панель оставляли затем на 24 час.
[0069] Через 24 час отталкивающая грязь панель переворачивалась (на 180°) так, чтобы поверхность с порошковым покрытием была обращена вниз, позволяя некрепко держащемуся составу грязи отваливаться от поверхности с порошковым покрытием отталкивающей грязь панели. Затем по той поверхности отталкивающей грязь панели, которая является противоположной поверхности с порошковым покрытием, постукивали 20 раз, заставляя дополнительное количество состава грязи отваливаться от отталкивающей грязь панели. Отталкивающая грязь панель затем поворачивалась обратно наполовину (на 90°) таким образом, чтобы поверхность с порошковым покрытием отталкивающей грязь панели была обращена в сторону, после чего по панели постукивали 10 раз. Затем отталкивающая грязь панель возвращалась в исходное положение таким образом, чтобы поверхность с покрытием из порошка была обращена вверх, и поверхность с покрытием из порошка затем измерялась для определения изменения значения цвета, то есть «Дельта E» (ΔE).
[0070] Значение ΔE измерялось с помощью следующего вычисления:
ΔE=[(L2-L1)2+(a2-a1)2+(b2-b1)2]1/2
[0071] где L1, a1 и b1 представляют собой координаты начального цвета незагрязненной отталкивающей грязь панели, которые измерялись с использованием колориметра Minolta Chroma Meter CR 410 производства компании Minolta Corporation. Значения L2, a2 и b2 представляют собой координаты цвета, измеренные с помощью колориметра Minolta Chroma Meter CR 410 после того, как каждый образец был испачкан составом грязи, как было описано ранее. Отсчеты цвета брались в трех различных областях образца, и вычислялось среднее значение ΔE, показанное в Таблице 3. Контрольный образец для каждого тестового образца имел тот же самый цвет и конструкцию, что и тестовый образец.
Таблица 3
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 | Пример 7 | Пример 8 | Пример 9 | |
| Состав PE 1 | 64,6 | - | 64,6 | 65 | - | - | - | - | - |
| Состав PE 2 | - | - | - | - | - | - | - | - | 65 |
| Состав PE 3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Состав PU 1 | - | 33,7 | - | - | 33,7 | 33,7 | 33,9 | 32,8 | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 1 | - | - | 1 | 0,5 | 1 | 0,75 | 0,5 | 3 | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 2 | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 3 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,5 |
| Диоксид титана (г) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Дополнительный компонент* | 14,4 | 8,1 | 14,4 | 14,5 | 45,3 | 45,55 | 45,6 | 44,2 | 14,5 |
| Всего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| ΔE | 1,70 | 2,4 | 5,04 | 15,92 | 0,81 | 0,33 | 1,68 | 1,11 | 22,73 |
Таблица 3 (продолжение)
| Пример 10 | Пример 11 | Пример 12 | Пример 13 | Пример 14 | Пример 15 | Пример 16 | Пример 17 | |
| Состав PE 1 | 64,6 | 65 | - | 64,6 | 65 | - | - | - |
| Состав PE 2 | - | - | - | - | - | - | 100 | - |
| Состав PE 3 | - | - | - | - | - | - | - | 100 |
| Состав PU 1 | - | - | 37,7 | - | - | 33,7 | - | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 3 | - | - | - | - | - | - | - | |
| Состав поверхностно-активного вещества 4 | 1 | 0,5 | 1 | - | - | - | - | - |
| Состав поверхностно-активного вещества 5 | - | - | - | 1 | 0,5 | 1 | - | - |
| Диоксид титана (г) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | - | - |
| Дополнительный компонент* | 14,4 | 14,5 | 45,3 | 14,5 | 8,1 | 45,3 | - | - |
| Всего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| ΔE | 28,15 | 22,74 | 34,98 | 21,47 | 29,33 | 37,74 | 27,68 | 24,00 |
*Дополнительный компонент: выравнивающая и повышающая текучесть добавки, не обработанные предварительно пигменты и фунгициды. Для полиуретановых составов дополнительные компоненты включают в себя эффективное количество дилаурата дибутилолова (приблизительно 0,5 мас.% по полной массе покрытия из порошкового материала).
[0072] Как показано в Таблице 3, покрытия из порошкового материала на основе анионных фтористых поверхностно-активных веществ (Примеры 1-8) имели лучшие характеристики, чем покрытия на основе неионогенного поверхностно-активного вещества (Пример 9), мономерных поверхностно-активных веществ (Примеры 10-12) и содержащих силоксан поверхностно-активных веществ (Примеры 13-15). Примеры 16 и 17 являются контрольными примерами, которые являются покрытиями из порошкового материала, содержащими диоксид титана, который не был предварительно обработан поверхностно-активным веществом. Кроме того, как продемонстрировано Примерами 5-8, имеется заметное улучшение эксплуатационных свойств при использовании порошкового покрытия на основе полиуретана по сравнению с порошковым покрытием на основе полиэстера Примеров 3 и 4. Кроме того, Примеры 5 и 6 показывают более высокое значение ΔE с меньшим количеством анионного фтористого поверхностно-активного вещества в полиуретановой системе по сравнению со значением ΔE Примера 8.
[0073] Как будет понятно специалисту в данной области техники, многочисленные изменения и модификации могут быть сделаны в описанных в настоящем документе вариантах осуществления без отступлений от духа настоящего изобретения. Все такие вариации считаются находящимися внутри области охвата настоящего изобретения.
1. Отталкивающая грязь панель, содержащая:
подложку; и
нанесенное на эту подложку покрытие из порошкового материала, сформированное из смеси, содержащей:
связующее вещество, содержащее полимерную смолу, содержащую по меньшей мере две функциональные группы, которая по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода;
сшивающее средство, которое реагирует с функциональными группами полимерной смолы; и
состав поверхностно-активного вещества, который по существу не содержит растворителей и содержит анионное фтористое поверхностно-активное вещество;
в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,05 мас.% до 4 мас.% по общей массе состава покрытия из порошкового материала.
2. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,7 мас.% до 3,0 мас.% по общей массе покрытия из порошкового материала.
3. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество содержит заместитель в виде фосфатной группы.
4. Отталкивающая грязь панель по п. 3, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество имеет значение pH от 1 до 6.
5. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество имеет температуру плавления от 50°C до 70°C.
6. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой полимерная смола содержит оканчивающуюся гидроксилом полиэфирную смолу, а сшивающее средство содержит блокированный полиизоцианат.
7. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой полимерная смола содержит карбоксилированную полиэфирную смолу и функционализированную глицидилом акриловую полимерную смолу, а сшивающее средство содержит соединение, содержащее функциональную группу гидроксила, а также их комбинацию.
8. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой полимерная смола имеет температуру стеклования от 45°C до 90°C.
9. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой смесь не содержит летучего органического растворителя и имеет содержание твердых веществ 100%.
10. Отталкивающая грязь панель по п. 1, в которой покрытие из порошкового материала имеет толщину от 45 мкм до 120 мкм.
11. Отталкивающая грязь панель, содержащая:
подложку; и
нанесенное на эту подложку покрытие из порошкового материала, сформированное из смеси, которая по существу не содержит растворителя и содержит:
связующее вещество, содержащее полимерную смолу, содержащую по меньшей мере две функциональные группы, которая по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода;
сшивающее средство, которое реагирует с функциональными группами полимерной смолы; и
пигмент;
в которой этот пигмент предварительно обрабатывается анионным фтористым поверхностно-активным веществом.
12. Отталкивающая грязь панель по п. 11, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество содержит заместитель в виде фосфатной группы и перфторалкилэтиловой группы C6 - C16.
13. Отталкивающая грязь панель по п. 12, в которой анионное фтористое поверхностно-активное вещество имеет значение pH от 1 до 6.
14. Отталкивающая грязь панель по п. 11, в которой пигмент присутствует в количестве от 10 мас.% до 30 мас.% по общей массе покрытия из порошкового материала.
15. Отталкивающая грязь панель по п. 11, в которой покрытие из порошкового материала дополнительно содержит сшивающее средство, выбираемое из группы, состоящей из содержащего глицидиловую функциональную группу соединения, содержащего гидроксильную функциональную группу соединения и полиизоцианата, а полимерная смола выбирается из группы, состоящей из оканчивающейся гидроксилом полиэфирной смолы, карбоксилированной полиэфирной смолы, а также их комбинации.
16. Способ формирования отталкивающей грязь панели, содержащий:
a) предварительную обработку пигмента анионным фтористым поверхностно-активным веществом для того, чтобы сформировать предварительно обработанный пигмент;
b) смешивание предварительно обработанного пигмента с полимерным связующим веществом, содержащим по меньшей мере две функциональные группы, и сшивающим средством для того, чтобы сформировать прекурсорную смесь покрытия из порошкового материала, которая по существу не содержит растворителя;
c) нанесение этой прекурсорной смеси покрытия из порошкового материала на подложку; и
d) отверждение прекурсорной смеси покрытия из порошкового материала за счёт реагирования сшивающего средства с функциональными группами полимерного связующего для того, чтобы сформировать отталкивающую грязь панель;
в котором полимерное связующее вещество по существу не содержит групп фторзамещенного углеводорода, а анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 10 мас.% до 25 мас.% по общей массе пигмента.
17. Способ формирования отталкивающей грязь панели по п. 16, в котором во время стадии b) полимерное связующее вещество и предварительно обработанный пигмент смешиваются в экструдере при температуре от 90°C до 110°C.
18. Способ формирования отталкивающей грязь панели по п. 16, в котором после стадии b) и перед стадией c) смесь покрытия из порошкового материала гранулируется.
19. Способ формирования отталкивающей грязь панели по п. 16, в котором анионное фтористое поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от приблизительно 0,05 мас.% до приблизительно 4 мас.% по общей массе прекурсорной смеси покрытия из порошкового материала.
20. Способ формирования отталкивающей грязь панели по п. 17, в котором полимерное связующее вещество имеет температуру стеклования от 45°C до 80°C.
