Композиция для покрытия на водной основе

Настоящее изобретение относится к водной композиции для покрытия и к способам, используемым для получения защитных покрытий на подложках и особенно на металлсодержащих подложках. Водная композиция содержит: водный латекс сополимера, состоящего по существу из повторяющихся звеньев, полученных (i) из винилиденхлорида, (ii) из винилхлорида, (iii) из одного или больше чем одного алкил(мет)акрилата, имеющего от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, и (iv) из одной или нескольких алифатических альфа-бета-ненасыщенных карбоновых кислот, доля повторяющихся звеньев которого составляет, по меньшей мере, 1,0% масс. из расчета на общую массу сополимера; и, по меньшей мере, один антикоррозийный пигмент, содержащий алюминиевую соль (поли)фосфорной кислоты, модифицированную оксидом щелочноземельного металла; по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество; и, по меньшей мере, один неорганический наполнитель, отличный от пигмента, в таком количестве, что общая объемная концентрация пигмента, охватывающая пигмент и наполнитель, составляет от 20 до 40% об. при определении в пересчете на высушенную композицию покрытия. При этом, указанный сополимер является стабильным относительно дегидрохлорирования, так что общее содержание хлорида в твердом остатке водного латекса после термической обработки приблизительно при 120°C в течение 2 ч составляет меньше чем 1000 ч/млн из расчета на общую массу сополимера, а также отношение (j) индекса кристалличности указанного сополимера (ИК (CI)) после термической обработки, включающей нагревание при 60°C в течение 48 ч, к (jj) его индексу кристалличности до такой термической обработки (ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки}) составляет меньше чем 1,15. Изобретение обеспечивает формирование покрытий, критическая толщина одного слоя покрывающей пленки которых достаточна для достижения толщины покрытия 300 мкм или больше в отсутствие усадочных трещин. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[0001] Данная заявка заявляет приоритет европейской заявки № 16305299.6, направленной на рассмотрение 18 марта 2016 г., причем полное содержание этой заявки включено в данный документ посредством ссылки для всех целей.

Область техники

[0002] Настоящее изобретение относится к водной композиции для покрытия и к способам, используемым для получения защитных покрытий на подложках и особенно на металлсодержащих подложках. Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям для покрытий, способам и системам для нанесения покрытия, включающим водную композицию для покрытия, которая может быть нанесена в виде наносимого непосредственно на металл покрытия при высокой толщине покрытия, обеспечивающей превосходную финишную обработку и коррозионную защиту.

Уровень техники

[0003] Водные композиции для покрытия или композиции для покрытия на водной основе для использования при нанесении покрытия на подложки, например, при защите черных металлов от коррозии или ржавчины, хорошо известны.

[0004] Особенно перспективными являются композиции, которые не требуют никакого периода «обжига» для отверждения/затвердевания при температуре существенно выше комнатной температуры, так как важным потенциальным применением композиций для защитных покрытий является их нанесение на структуры очень большого размера, включающие резервуары для хранения, компоненты труб большого диаметра, архитектурные элементы (детали мостов, элементы зданий) и контейнеры, используемые для интермодальных грузов, которые представляют собой особенно сложную область применения.

[0005] Интермодальные грузовые контейнеры (также называемые грузовыми или транспортными контейнерами) представляют собой многоразовые транспортные и складские единицы для перемещения грузов и сырья между территориями, в том числе между странами. Интермодальные грузовые контейнеры стандартизируют, чтобы облегчить интермодальные перевозки, например, среди морских перевозок, грузовых железнодорожных перевозок и грузовых автомобильных перевозок.

[0006] Грузовые контейнеры в течение их срока службы подвергаются воздействию суровых коррозионных условий. При морских перевозках контейнеры подвергаются коррозионному воздействию соленой воды. При воздействии природных окружающих условий контейнеры должны выдерживать воздействие ветра, солнца, града, дождя, песка, жары и т.п. Контейнеры, которые подвергаются воздействию солнца, могут накаляться до температур 80°C или даже выше.

[0007] Таким образом, грузовые контейнеры должны быть изготовлены таким способом, который позволяет контейнерам переносить такое воздействие в течение разумного срока службы. В качестве одной из стратегий контейнеры могут быть изготовлены из коррозионностойких материалов, таких как нержавеющая сталь, погодная сталь (также называемая самопассивирующейся сталью, марка стали COR-TEN). Даже при изготовлении из таких коррозионностойких материалов обычно все еще требуется дополнительно наносить на контейнеры прочные, износостойкие, устойчивые к коррозии покрытия в качестве дополнительной защиты против разрушения.

[0008] Традиционно для защиты грузовых контейнеров по большей части используют системы для нанесения покрытия на основе растворителей, так как многие предложенные системы на водной основе не были способны удовлетворить действующие требования по характеристикам и/или стандартам. В частности, разбавленные водой покрытия трудно наносить в условиях, сильно меняющихся по влажности, поскольку нанесенная пленка покрытия остается влажной в течение более длительного периода времени и/или сохнет неравномерно, и, как правило, ограничены по максимальной толщине покрытия, которая может быть достигнута посредством каждой стадии нанесения, требуя длительных промежуточных стадий сушки/коалесценции.

[0009] С учетом вышеизложенного документ WO 2007/079757 (PHOENIX INTERNATIONAL A/S) от 19.07.2007 описывает грунтовку на водной основе и способ защиты материалов из железа или стали от коррозии с использованием указанной грунтовки. Грунтовка на водной основе содержит связующее вещество из одного или нескольких акриловых сополимеров на основе одного или нескольких акриловых мономеров и одного или нескольких хлорированных мономеров, ингибирующий коррозию пигмент и другие обычные добавки. В качестве антикоррозийных пигментов можно упомянуть трифосфат алюминия, фосфат бария, фосфат цинка, фосфосиликаты и ионообменные пигменты.

[0010] Документ JP H07145340 (TEIKA CORP) от 6.06.1995 относится к композиции для покрытия, которая может давать покрывающую пленку, обладающую улучшенной стойкостью к обесцвечиванию при нагревании, причем указанную композицию для покрытия получают за счет использования эмульсии смолы винилхлорид/винилиденхлоридного сополимера в качестве основного смоляного компонента и добавления к ней 3-35% масс., в пересчете на твердые вещества смолы, смеси дигидротриполифосфата алюминия или метафосфата алюминия, по меньшей мере, с одним соединением щелочноземельного металла, выбираемого из оксида магния, оксида кальция и карбоната магния, в массовом отношении (100:1)-(1:1).

[0011] Документ WO 2012/121760 (VALSPAR SOURCING, INC.) от 13.09.2012 предлагает покрытие и/или систему для нанесения покрытия на водной основе, эффективные для защиты от коррозии металлсодержащих подложек, таких как интермодальные грузовые контейнеры, которые могут быть использованы для формирования устойчивых к образованию натеков влажных слоев или покрытий на широком спектре подложек. Связующим веществом предпочтительно является поливинилиденхлоридная смола. В указанную композицию для покрытия могут быть введены один или несколько антикоррозийных агентов, таких как барий, фосфосиликаты кальция, титанат кальция, силикат кальция, конденсированный фосфат кальция, трифосфат алюминия и т.п.

[0012] Тем не менее, во всех технических приемах предшествующего уровня техники многослойные покрывающие совокупности названы в качестве необходимых для соответствия антикоррозионным требованиям.

[0013] Безусловно многоступенчатое нанесение покрытия повышает сложность и увеличивает продолжительность процесса формирования коррозионностойкого покрытия на указанных больших элементах.

[0014] С учетом роста информированности в вопросах экологии существует большая потребность в разработке улучшенной технологии, которая давала бы возможность использовать системы для нанесения покрытия на водной основе для защиты грузовых контейнеров или других подложек (например, транспортных средств, таких как железнодорожные вагоны или грузовики) посредством нанесения толстых слоев покрытия при каждом проходе нанесения покрытия с тем, чтобы уменьшить продолжительность и сложность нанесения, и по возможности получая готовую к применению деталь, защищенную от коррозии, с помощью одной единственной стадии нанесения.

Сущность изобретения

[0015] В одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает композицию для покрытия на водной основе, которая может быть использована для формирования толстых покрытий (превышающих 300 мкм, предпочтительно превышающих 400 мкм) на металлических поверхностях посредством единственной стадии нанесения с превосходной финишной отделкой (отсутствие трещин) и подходящей коррозионной защитой. Система для нанесения покрытия особенно эффективна для защиты от коррозии металлсодержащих подложек, таких как интермодальные грузовые контейнеры.

[0016] Водная композиция для покрытия по изобретению включает:

- водный латекс сополимера, содержащего по существу повторяющиеся звенья, полученные (i) из винилиденхлорида (ВДХ (VDC)), (ii) из винилхлорида (ВХ (VC)), (iii) из одного или больше чем одного алкил(мет)акрилата, имеющего от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе [мономер (МА (MA))] и (iv) из одной или нескольких алифатических альфа-бета-ненасыщенных карбоновых кислота [мономер (АК (AA))], причем доля повторяющихся звеньев, полученных из мономера (АК) составляет, по меньшей мере, 1,0% масс. из расчета на общую массу сополимера [сополимер (A)],

где:

(A) указанный сополимер (A) стабилен по отношению к дегидрохлорированию в такой степени, что общее содержание хлорида в твердом остатке водного латекса после термической обработки приблизительно при 120°C в течение 2 час составляет меньше чем 1000 ч/млн из расчета на общую массу сополимера (A);

(B) указанный сополимер (A) не подвергается какой-либо существенной кристаллизации при нагревании в такой степени, что отношение (j) его индекса кристалличности (ИК (CI)) после термической обработки, включающей нагревание при 60°C в течение 48 час, к (jj) индексу кристалличности до такой термической обработки (ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)}) составляет меньше чем 1,15;

- по меньшей мере, один антикоррозийный пигмент, содержащий алюминиевую соль (поли)фосфорной кислоты, модифицированную оксидом щелочноземельного металла [пигмент (П (P))];

- по меньшей мере, одно неионное поверхностно-активное вещество [поверхностно-активное вещество (ПАВ (NS))], и

- по меньшей мере, один неорганический наполнитель [наполнитель (I)], отличный от пигмента (П), в таком количестве, что общая объемная концентрация пигмента (ОКП (PVC)), охватывающая пигмент (П) и наполнитель (I), составляет от 20 до 40% об. при определении из расчета на высушенную композицию для покрытия.

[0017] Неожиданно установлено, что за счет объединения вышеупомянутого водного латекса сополимера (A) с пигментом (П), поверхностно-активным веществом (ПАВ), наполнителем (I) таким образом, чтобы обеспечить указанную ОКП, получают композицию для покрытия, которая обладает критической толщиной растрескивания пленки 300 мкм или выше, вплоть до более чем 500 мкм, позволяя ускорить нанесение толстых слоев покрытия на металлические поверхности с хорошей финишной отделкой и хорошей коррозионной стойкостью.

Описание вариантов осуществления

[0018] Композиция для покрытия по изобретению является водной, то есть, воду используют в качестве носителя. Помимо воды водный носитель водной композиции для покрытия по изобретению необязательно может содержать один или несколько дополнительных жидких со-носителей в незначительном количестве относительно воды. Примеры со-носителей включают смешивающиеся с водой органические растворители, особенно типа бутилцеллюлозы, спирта(ов) (например, бутанол), сложных эфиров спирта, гликолевого(ых) простого(ых) эфира(ов) или сложного(ых) эфира(ов), и их комбинации.

[0019] Сополимер (A) состоит по существу из повторяющихся звеньев, полученных (i) из винилиденхлорида (ВДХ (VDC)), (ii) из винилхлорида (ВХ (VC)), (iii) из одного или более чем одного алкил(мет)акрилата, имеющего от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, [мономер (МА (MA))] и (iv) из одной или нескольких алифатических альфа-бета-ненасыщенных карбоновых кислот [мономер (АК (AA))],

где:

(i) количество повторяющихся звеньев, полученных из ВДХ, составляет от 50,0 до 90,0% масс., предпочтительно от 65,0 до 85,0% масс.;

(ii) количество повторяющихся звеньев, полученных из ВХ, составляет от 5,0 до 30,0% масс., предпочтительно от 7,5 до 25,0% масс.;

(iii) количество повторяющихся звеньев, полученных из мономера (MA), составляет от 2,0 до 25,0% масс., предпочтительно от 5,0 до 20,0% масс.;

(iv) количество повторяющихся звеньев, полученных из мономера (АК), составляет от 1,0 до 3,0% масс., предпочтительно от 1,2 до 2,5% масс.;

из расчета на общую массу сополимера.

[0020] Сополимер (A) по существу состоит из перечисленных выше повторяющихся звеньев, то есть, только окончания цепочки, отклонения или другие полимеризованные примеси могут быть допустимы в такой степени, в которой они не меняют свойства указанного сополимера (A).

[0021] Среди подходящих мономеров (MA), которые могут быть использованы в сополимере (A), особенно можно отметить метил-акрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этилгексилметакрилат. Предпочтительным мономером (MA) является 2-этилгексилакрилат.

[0022] Мономер (AК) может быть выбран из числа акриловой кислоты, метакриловой кислоты, итаконовой кислоты и цитраконовой кислоты. Однако понятно, что акриловая кислота, как правило, будет предпочтительна.

[0023] Сополимеры (A) могут быть получены по методике водно-эмульсионной полимеризации в соответствии с известными способами.

[0024] Индекс кристалличности или ИК (CI), который обозначен в данном описании, определяют с использованием инфракрасной спектроскопии путем получения инфракрасного спектра нарушенного полного внутреннего отражения покрытой пленки. Индекс кристалличности может быть измерен с использованием спектрофотометра FTIR Spectrum One от компании Perkin Elmer в сочетании с блоком расщепления μATR Split Pea unit от компании Harrick с кремниевым микрокристаллом. Аналогичная методика может быть реализована на практике при использовании с равным успехом германиевого или алмазного кристалла. В этом методе образец водного латекса сополимера (A) сушат при комнатной температуре так, чтобы приготовить, по меньшей мере, два опытных образца пленки, имеющих прямоугольную форму, на подходящих материалах-подложках. Опытные образцы пленки для определения ИК_{(до термической обработки)} передают на измерение IR-ATR как он есть, тогда как опытные образцы для определения ИК_{(после термической обработки)} подвергают термической обработке в печи с воздушной вентиляцией при 60°C в течение 48 час. Опытный образец пленки помещают при прямом контакте с поверхностью кремниевого кристалла со стороной пленки, покрытой сополимером (A), к кристаллу. Проводят, по меньшей мере, три цикла измерений на различных частях опытного образца. Аттенюатор справочного луча устанавливают на 85% при 1150 см^-1 и образец сканируют между 950 см^-1 и 1150 см^-1 (по меньшей мере, 50 сканов). Начальное поглощение, принятое в качестве фона, измеряют при 1120 см^-1 (A₁₁₂₀) и у пиков при 1040 см^-1 (A₁₀₄₀) и 1070 см^-1 (A₁₀₇₀), соответственно характеристических справочных пиков для сополимера (A), независимых от кристаллической фракции, и измеряют специфический пик кристаллической фазы. Индекс кристалличности рассчитывают путем деления разности между A₁₀₄₂ и A₁₁₂₀ на разность между A₁₀₇₀ и A₁₁₂₀ в соответствии со следующим уравнением:

.

Измерение повторяют, по меньшей мере, два раза, пока не получат результаты, отличающиеся на меньше чем 0,02. Измерения на опытных образцах до и после описанной выше термической обработки позволяет определить отношение ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)}, которое является показателем склонности сополимера (A) подвергаться кристаллизации при отжиге. Чем выше значение, тем более высокой является способность к кристаллизации.

[0025] Как указывалось выше, это важно, чтобы сополимер (A) не подвергался никакой значительной кристаллизации так, что отношение (j) его индекса кристалличности после термической обработки, включающей нагревание при 60°C в течение 45 ч, к (jj) его индексу кристалличности до такой термической обработки (ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)}) составляет меньше чем 1,15.

[0026] Как правило, это отношение имеет значение меньше чем 1,10, даже более предпочтительно меньше чем 1,05. Оптимальные результаты получены с водным латексом сополимера (A), где отношение ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)}, как установлено, имеет значение приблизительно 1,0.

[0027] Такой признак является существенным для обеспечения аморфного поведения во время всей фазы нанесения и сушки (как правило проводимых при температурах, выше чем комнатная температура, например, приблизительно при 50°C), что гарантирует формирование гладкой и сплошной пленки даже при высокой толщине без трещин и дефектов.

[0028] Способы регулирования поведения при кристаллизации сополимера (A) известны и включают корректировку мономерного состава самого сополимера.

[0029] Промышленные латексы сополимера (А), обладающего таким поведением при кристаллизации, доступны на рынке.

[0030] Как отмечалось, указанный сополимер (A) устойчив к дегидрохлорированию так, что общее содержание хлорида в твердом остатке водного латекса после термической обработки приблизительно при 120°C в течение 2 ч, составляет меньше чем 1000 ч/млн из расчета на общую массу сополимера (A). Когда это свойство не выполняется, хлорид-ионы могут вмешиваться в поведение при коалесценции и препятствовать формированию толстых слоев при нанесении за один проход.

[0031] Содержание свободного хлорида в водном латексе сополимера (A) определяют следующим образом. Опытный образец водного латекса сушат при 105°C в течение приблизительно 4 час так, чтобы получить пленки, из которых готовят опытные образцы размерами 1×1,5 см. Указанные опытные образцы помещают в стеклянные пробирки, соединенные с барботерами, содержащие ультрачистую воду, и термически обрабатывают в печи приблизительно при 120°C в течение 2 ч под током азота (4 нл/час). В конце цикла нагревания барботеры быстро отсоединяют от системы, а содержание хлорида определяют путем титрования Hg(NO₃)₂ с использованием бромфенолового и дифенилкарбазонового индикатора. Полученные таким образом результаты выражают в ч/млн хлорида из расчета на массу сополимера (A).

[0032] Общее содержание хлорида в твердом остатке водного латекса после термической обработки приблизительно при 120°C в течение 2 час составляет предпочтительно меньше чем 950 ч/млн, более предпочтительно меньше чем 900 ч/млн, даже более предпочтительно меньше чем 850 ч/млн из расчета на общую массу сополимера (A).

[0033] Хотя устойчивость к дегидрохлорированию водной композиции для покрытия в целом может быть повышена путем добавления поглотителя HCl, существенно, чтобы латекс сополимера (A) по своей природе обладал низкой склонностью к дегидрохлорированию, что может быть достигнуто разумной настройкой условий производства латекса и состава сополимера (A).

[0034] Действительно, установлено, что в водной композиции для покрытия по изобретению такая устойчивость к дегидрохлорированию синергически способствует получению покрытий, имеющих улучшенную критическую толщину пленочного покрытия и превосходную коррозионную стойкость.

[0035] Водный латекс обычно имеет содержание сополимер (A), по меньшей мере, 58% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 59% масс. из расчета на общую массу водного латекса.

[0036] Водная композиция для покрытия по изобретению содержит один или больше чем один антикоррозийный пигмент, содержащий алюминиевую соль (поли)фосфорной кислоты, модифицированную оксидом щелочноземельного металла [пигмент (П)].

[0037] Пигмент (П) может быть выбран из группы, включающей модифицированный оксидом щелочноземельного металла дигидрофосфат алюминия триполифосфорной кислоты, метафосфат алюминия и т.п. Щелочноземельный оксидный модификатор обычно дает MgO- или CaO-модификацию, достигаемую во время производства алюминиевой соли (поли)фосфорной кислоты.

[0038] Очень полезным пигментом (П) является соединение K-White 450H, которое представляет собой Mg-модифицированный трифосфат алюминия.

[0039] Как правило, пигмент (П) свободен от цинка; хотя Zn-производные/Zn-модифицированные соединения были рассмотрены в качестве особенно полезных ингредиентов в антикоррозионных красках, установлено, что композиция для покрытия по настоящему изобретению способна обеспечивать превосходную коррозионную защиту даже без введения Zn.

[0040] Также известно, что Zn может быть каталитически активным в отношении разложения сополимера (A), так что исключение этого металла из водной композиции для покрытия по изобретению является предпочтительным.

[0041] Таким образом, водная композиция для покрытия, как правило, содержит не больше чем 1% масс. Zn, предпочтительно не больше чем 0,5% масс., более предпочтительно не больше чем 0,1% масс. Zn из расчета на общую массу водной композиции для покрытия.

[0042] Водная композиция для покрытия по изобретению содержит, по меньшей мере, одно неионное поверхностно-активное вещество [поверхностно-активное вещество (ПАВ (NS))].

[0043] Неионные нефторированные поверхностно-активные вещества [поверхностно-активные вещества (ПАВ)], приемлемые для изобретения, известны в данной области техники. Примеры подходящих поверхностно-активных веществ (ПАВ) особенно могут быть найдены в публикации «Nonionic Surfactants», Edited by SCHICK, M.J. Marcel Dekker, 1967. p. 76-85 и 103-141. В остальной части текста выражения «неионное нефторированное поверхностно-активное вещество» и «поверхностно-активное вещество (ПАВ)» понимают применительно к настоящему изобретению как в форме множественного, так и в форме единственного числа.

[0044] Поверхностно-активное вещество (ПАВ) по изобретению предпочтительно выбирают из числа ПАВ, не содержащих ароматические группы. Известно, что неионные поверхностно-активные вещества, содержащие ароматические фрагменты, обычно превращаются во вредные органические ароматические соединения (такие как бензол, толуол или ксилол) при термическом разложении во время отжига покрытия. Таким образом, дисперсии поверхностно-активных веществ, свободных от ароматических фрагментов, считаются более экологически приемлемыми продуктами.

[0045] Поверхностно-активное вещество (ПАВ) предпочтительно может быть выбрано из группы, включающей простые полиэфиры спиртов, содержащие повторяющиеся звенья, полученные из этиленоксида и/или пропиленоксида.

[0046] Неионное поверхностно-активное вещество по изобретению предпочтительно соответствует формуле (I), представленной ниже:

,

где R представляет собой C₁-C₁₈-алкильную группу, p и n, одинаковые или отличающиеся друг от друга, могут иметь значение ноль или находиться в интервале между 3 и 24, при условии, что, по меньшей мере, одно значение из p и n отличается от нуля.

[0047] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления оба значения p и n отличаются от нуля, то есть, неионное поверхностно-активное вещество содержит повторяющиеся звенья, полученные как из этиленоксида, так и пропиленоксида. Как правило, в соответствии с этими вариантами осуществления неионное поверхностно-активное вещество обладает блоковой структурой, содержащей разделенные последовательности этиленоксидных повторяющихся звеньев и разделенные последовательности пропиленоксидных повторяющихся звеньев.

[0048] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления поверхностно-активное вещество (ПАВ) соответствует формуле (II), представленной ниже:

,

где R° представляет собой C₁-C₁₅-алкильную группу и q находится в интервале между 5 и 15.

[0049] Водная композиция для покрытия по изобретению дополнительно содержит, по меньшей мере, один наполнитель (I), отличный от пигмента (П), в таком количестве, что ОКП, которая определена выше, находится в интервале от 20 до 40% об.

[0050] Особенно предпочтительны водные композиции покрытия, в которых ОКП составляет, по меньшей мере, 25%, предпочтительно по меньшей мере 27% и/или самое большее 37%, предпочтительно самое большее 35% об.

[0051] Наполнитель (I) может иметь разнообразную форму, например, пластинчатую, игольчатую, продолговатую, округлую, сферическую, неправильную или их комбинацию и т.п.

[0052] Оптимальная загрузка пигмента (П) и наполнителя (I), как в целом полагают, обеспечивает благоприятные технические параметры и характеристики нанесения в случае композиции для покрытия, включая предотвращение захвата воздуха, влаги или газов, которые в противном случае могли бы приводить к пузырькам воздуха во время нанесения или к вздутию и отслаиванию при сушке, и может вносить свой вклад в придание тиксотропных свойств, уменьшая провисание влажного покрытия.

[0053] Подходящие наполнители (I), которые могут быть использованы, включают нерастворимые в воде соединения одного или нескольких металлов из числа Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, переходных металлов, лантанидов, актинидов, S, Ge, Ga, Sn, Pb, их комбинаций или смесей и т.п. Нерастворимые соединения включают сульфаты, гидроксиды, карбиды, нитриды, оксиды, оксинитриды, оксикарбиды, силикаты, модифицированные силикаты, карбонаты и т.п.

[0054] Наполнитель (I) может включать пластинчатые частицы и/или частицы непластинчатой формы (игольчатые, продолговатые, округлые, сферические, неправильные или их комбинацию).

[0055] Пластинчатые частицы имеют прекрасные загущающие свойства, обеспечивают прекрасную устойчивость к образованию натеков и, как правило, считаются способствующими выходу воздуха. Примеры пластинчатых наполнителей включают один или несколько наполнителей из числа глины, такой как белая глина, слюды, талька, их комбинации и т.п.

[0056] Широкий ряд непластинчатых частиц может быть использован в водной композиции для покрытия по изобретению возможно в комбинации с пластинчатыми частицами. Их примеры включают сульфаты, карбиды, нитриды, оксинитриды, оксикарбиды, оксиды, карбонаты одного или нескольких элементов из числа Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, переходных металлов, лантанидов, актинидов, S, Ge, Ga, Sn, Pb, их комбинаций или смесей и т.п.

[0057] Также металлоксидные красящие пигменты могут быть использованы в качестве наполнителя (I); примеры металлоксидных пигментов включают Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₃, Ga₂O₃, Fe₂O₃, Mn₂O₃, Ti₂O₃, In₂O₃, TiBO₃, NiTiO₃, MgTiO₃, CoTiO₃, ZnTiO₃, FeTiO₃, MnTiO₃, CrBO₃, NiCrO₃, FeBO₃, FeMnO₃, FeSn(BO₃)₂, AlBO₃, Mg₃Al₂Si₃O₁₂, NdAlO₃, LaAlO₃, MnSnO₃, LiNbO₃, LaCoO₃, MgSiO₃, ZnSiO₃, Mn(Sb,Fe)O₃.

[0058] Помимо латекса сополимера (A), пигмента (П), поверхностно-активного вещества (ПАВ) и наполнителя (I) композиция для покрытия по изобретению также может содержать одну или больше чем одну традиционную добавку и/или одно или больше чем одно вспомогательное вещество, известные в данной области. Их примеры включают, но без ограничения, коалесценты, загустители, пеногасители, стабилизаторы, смачивающие агенты, консерванты, диспергирующие агенты, ингибиторы мгновенной коррозии, биоциды, фунгициды, антистатики, pH-регуляторы, модификаторы вязкости и т.п.

[0059] Большой ряд методов может быть использован для производства водной композиции для покрытия по настоящему изобретению. В соответствии с иллюстративным методом приобретают латекс сополимера (A), одновременно другие ингредиенты объединяют и смешивают до гомогенности в водном носителе. Затем приобретенный латекс добавляют к смеси с дополнительным перемешиванием до получения гомогенного состояния.

[0060] Водная композиция для покрытия по настоящему изобретению может быть использована для нанесения покрытия на большой ряд подложек. Типичные подложки включают элементы зданий, грузовые контейнеры, напольные покрытия, стены, фурнитуру, компоненты автомобилей, ламинаты, компоненты оборудования, инвентарь. Типичные материалы подложек включают металлы, металлические сплавы, интерметаллические составы, металлсодержащие композиты. Типичными металлами и сплавами являются алюминий, сталь, атмосферостойкая сталь, нержавеющая сталь и т.п.

[0061] Изобретение также принадлежит к способу нанесения покрытия на подложку, как описано выше, включающему использование водной композиции для покрытия по изобретению.

[0062] Может быть желательно предварительно очищать подложку, чтобы удалить жир, грязь и другие загрязнители.

[0063] Способ по изобретению преимущественно включает нанесение водной композиции для покрытия, описанной выше, по меньшей мере, на часть поверхности подложки так, чтобы сформировать влажное покрытие.

[0064] Водная композиция для покрытия по изобретению может быть нанесена на подложку с использованием любой подходящей методики, такой как нанесение щеткой, нанесение разбрызгиванием, нанесение методом центрифугирования, нанесение валиком, нанесение наливом, нанесение погружением, нанесение гравированным цилиндром.

[0065] Так называемое влажное покрытие затем сушат с тем, чтобы получить высушенное покрытие.

[0066] Один или несколько дополнительных слоев покрытия из водной композиции по изобретению может быть нанесен, если это желательно. Тем не менее, благодаря подходящей КТП (критическая толщина покрывающей пленки (CCT)) водной композиции для покрытия по изобретению одного слоя покрытия достаточно для достижения толщины покрытия 300 мкм или больше, также 400 мкм или больше и даже 500 мкм или больше.

[0067] Если описание любых патентов, патентных заявок и публикаций, которые включены в данное описание посредством ссылки, противоречат описанию настоящей заявки в такой степени, что это может сделать термин неясным, настоящее описание имеет преимущество.

[0068] Далее изобретение будет описано со ссылкой на приведенные ниже примеры, цель которых является только иллюстративной и которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

Исходные материалы:

[0070] DIOFAN^® P520 PVDC представляет собой водный латекс ВДХ/ВХ/2ЭГА/АК (VDC/VC/2EHA/AA), имеющий содержание твердых веществ приблизительно 56% масс., содержащий количество AК, равное приблизительно 1,05% масс.; этот водный латекс подвергается некоторому дегидрохлорированию, так что его содержание свободного хлорида, как правило, составляет свыше 1500 ч/млн; кроме того, он подвергается рекристаллизации, приводящей к отношению ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)} 1,43.

[0071] DIOFAN^® P580 PVDC представляет собой водный латекс ВДХ/ВХ/2ЭГА/АК (68/22,25/8/1,75 по массе), имеющий содержание твердых веществ приблизительно 60% масс.; этот водный латекс особенно устойчив к дегидрохлорированию, так что его содержание свободного хлорида в любое время составляет ниже 1000 ч/млн; кроме того, он не подвергается рекристаллизации, давая отношение ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки)} приблизительно 1,0.

[0072] K White 84 представляет собой модифицированный Zn и SiO₂ трифосфат алюминия, антикоррозийный пигмент коммерчески доступный от компании Tayca Corporation, Osaka, Japan.

[0073] K White 450H представляет собой Mg-модифицированный трифосфат алюминия, антикоррозийный пигмент коммерчески доступный от компании Tayca Corporation, Osaka, Japan.

[0074] Bayferrox® 318M представляет собой пигмент микронизированного черного оксида железа коммерчески доступный от компании Lanxess.

[0075] Byk® 035 представляет собой пеногаситель коммерчески доступный от компании Byk Chemie, Wessel, Germany.

[0076] Byk® 151 представляет собой раствор поверхностно-активного вещества на основе алкилоламмониевой соли полифункционального полимера, имеющее анионный характер, коммерчески доступное от компании Byk Chemie, Wessel, Germany.

[0077] Synperionic® PE F87 представляет собой неионное поверхностно-активное вещество на основе этиленоксид/пропиленоксидного сополимера, имеющее значение ГДБ (HLB) 24, гидроксильное число 14,6 мг KOH/г и pH 6,75, коммерчески доступное от компании Uniqema, Gouda, The Netherlands.

[0078] Texanol® представляет собой сложный эфироспирт (2,2,4-триметил-1,3-пентандиола моноизобутират), коалесцирующий агент коммерчески доступный от компании Eastmann.

[0079] Proxel™ LV Preservative представляет собой биоцид широкого спектра действия для предохранения промышленных продуктов на водной основе от против порчи бактериями, дрожжами и грибками, коммерчески доступный от компании Lonza.

[0080] Surfynol® 104E представляет собой раствор (50/50 масс./масс.) 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диола в этиленгликоле, используемый в качестве диспергирующего агента.

[0081] Luzenac® 10M0 представляет собой порошкообразный тальк коммерчески доступный от компании IMERYS Talc.

[0082] Общая методика получения рецептур

[0083] Жидкую основу, приготовленную из воды, пеногасителя, диспергирующего(их) агента(ов) и стабилизатора(ов)/поверхностно-активного(ых) вещества готовят путем смешения всех ингредиентов при комнатной температуре в течение 5 мин. Затем пигменты и другие неорганические наполнители вводят в указанную жидкую основу с помощью высокоскоростного перемешивания с использованием мешалки Коулса (Cowles blade). В конце добавляют водный латекс сополимера (ВДХ) вместе с возможными дополнительными ингредиентами типа коалесцирующих агентов, стабилизатора(ов)/поверхностно-активного(ых) вещества, биоцида и др.

[0084] Общая методика нанесения покрытия и определение КТП (критическая толщина покрывающей пленки (CCT))

[0085] Полученные описанным способом рецептуры распыляют на пластины из нержавеющей стали, имеющие размер от 150 до 100 мм², с применением пневматического пульверизатора Kremlin M 22G HPA с использованием входного давления 4 бар и на расстоянии распыления 20 см. Пластины из нержавеющей стали удерживают горизонтально и нанесение покрытия проводят под углом потока приблизительно 30° относительно вертикали. Головка пульверизатора находится в интервале от 1,2 до 2,2 мм, регулируемом в виде функции вязкости, чтобы получить треугольник распыления покрытия, охватывающий всю поверхность стальной пластины. Нанесенный в виде покрытия слой сушат 5 мин при комнатной температуре и затем сушат еще 20 мин при принудительной циркуляции горячего воздуха (T=50°C; V=5 м/с).

[0086] Критическую толщину покрывающей пленки определяют через итерации, проверяя после сушки наличие усадочных трещин. В случае видимого отсутствия усадочных трещин нанесение покрытия распылением повторяют, повышая толщину покрытия до тех пор, пока не будет подтверждено наличие усадочных трещин.

[0087] Сравнительный пример 1

[0088] Смесь воды (16,63 масс.ч.), пеногасителя Byk® 035 (0,2 масс.ч.), диспергирующего агента Byk® 151 (0,52 масс.ч.) и смеси поверхностно-активных веществ Surfynol® 104E и Synperionic® PE F87 (0,31 и 2,08 масс.ч., соответственно) используют в качестве жидкой основы. В этой смеси диспергируют Luzernac 10M0 (19,50 масс.ч.), K-white 84 (5,19 масс.ч.) и Bayferrox® 130M (3,12 масс.ч.) и затем добавляют 49,89 масс.ч. латекса DIOFAN® P580, 0,49 масс.ч. Texanol®, 0,97 масс.ч. Synperionic® PE F87, 0,1 масс.ч. Proxel^TM LV и 0,99 масс.ч. NaNO₂.

[0089] ОКП этой рецептуры равна 30% об., плотность составляет 1,43 г/л при содержании твердых веществ 59% масс.

[0090] Вязкость рецептуры равна 820 сПз, pH имеет значение 5,6, а ее КТП, как установлено, составляет меньше чем 90 мкм.

[0091] Этот пример демонстрирует, что сополимер (A), хотя и обладает всеми перечисленными выше свойствами, не может давать высокую КТП при его рецептурировании с антикоррозийным пигментом, который не является фосфатом алюминия, модифицированным щелочноземельным металлом.

[0092] Сравнительный пример 2

[0093] Смесь воды (16,98 масс.ч.), пеногасителя Byk® 035 (0,2 масс.ч.), диспергирующего агента Byk® 151 (0,50 масс.ч.), поверхностно-активного вещества Synperionic® PE F87 (2,00 масс.ч.) и нейтрализующего агента AMP 95 (0,50 масс.ч.) используют в качестве жидкой основы. В смеси диспергируют Luzernac® 10M0 (18,37 масс.ч.), K-white 450H (4,99 масс.ч.) и Bayferrox® 130M (1,50 масс.ч.) и затем добавляют 54,86 масс.ч. латекса DIOFAN® P520.

[0094] Вязкость регулируют путем добавления модификатора реологии Rheolate 255 (0,1 масс.ч.).

[0095] ОКП этой рецептуры равна 30% об., плотность составляет 1,37 г/л при содержании твердых веществ 57% масс.

[0096] Вязкость рецептуры равна 2000 сПз, pH имеет значение 7,27, а ее КПТ, как установлено, составляет меньше чем 180 мкм.

[0097] Этот пример демонстрирует, что латекс сополимера (ВДХ), который не очень устойчив к дегидрохлорированию, и, следовательно, содержит свободный хлорид, и который склонен к кристаллизации в условиях коалесценции/нагревания, не может давать высокую КТП, даже когда его рецептурируют с антикоррозийным пигментом - трифосфатом алюминия, модифицированным оксидом щелочноземельного металла.

[0098] Пример 3

[0099] Смесь воды (17,25 масс.ч.), пеногасителя Byk® 035 (0,2 масс.ч.), диспергирующего агента Byk® 151 (0,51 масс.ч.) и поверхностно-активных веществ Synperionic® PE F87 (2,03 масс.ч.) и нейтрализующего агента AMP 95 (0,51 масс.ч.) используют в качестве жидкой основы. В смеси диспергируют Luzernac® 10M0 (20,05 масс.ч.), K-white 450H (5,07 масс.ч.) и Bayferrox® 130M (1,52 масс.ч.) и затем добавляют 52,76 масс.ч. латекса DIOFAN® P580.

[0100] Вязкость регулируют путем добавления модификатора реологии Rheolate 255 (0,1 масс.ч.).

[0101] ОКП этой рецептуры равна 30% об., плотность составляет 1,39 г/л при содержании твердых веществ 60% масс.

[0102] Вязкость этой рецептуры равна 3000 сПз, pH имеет значение 6,89, а ее КТП, как установлено, составляет больше чем 500 мкм.

[0103] Этот пример демонстрирует, что латекс сополимера (ВДХ), который является очень стабильным в отношении дегидрохлорирования и, следовательно, содержит свободный хлорид в количествах меньше чем 1000 ч/млн, и который не кристаллизуется в условиях коалесценции/нагревания, способен давать высокую КТП при рецептурировании с антикоррозийным пигментом - трифосфатом алюминия, модифицированным оксидом щелочноземельного металла.

1. Водная композиция для покрытия, содержащая:

- водный латекс сополимера, состоящего по существу из повторяющихся звеньев, полученных (i) из винилиденхлорида (ВДХ (VDC)), (ii) из винилхлорида (ВХ), (iii) из одного или больше чем одного алкил(мет)акрилата, имеющего от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, [мономер (МА)] и (iv) из одной или более алифатических альфа-бета-ненасыщенных карбоновых кислот [мономер (АК)], причем доля повторяющихся звеньев, полученных из мономера (АК), составляет, по меньшей мере, 1,0% масс. из расчета на общую массу сополимера [сополимер (A)],

причем:

(A) указанный сополимер (A) является стабильным относительно дегидрохлорирования, так что общее содержание хлорида в твердом остатке водного латекса после термической обработки при 120°C в течение 2 ч составляет меньше чем 1000 ч/млн из расчета на общую массу сополимера (A);

(B) указанный сополимер (A) не подвергается какой-либо значительной кристаллизации при нагревании, так что отношение (j) его индекса кристалличности (ИК) после термической обработки, включающей нагревание при 60°C в течение 48 ч, к (jj) его индексу кристалличности до такой термической обработки (ИК_{(после термической обработки)}/ИК_{(до термической обработки}) составляет меньше чем 1,15;

- по меньшей мере, один антикоррозийный пигмент, содержащий алюминиевую соль (поли)фосфорной кислоты, модифицированную оксидом щелочноземельного металла [пигмент (П)];

- по меньшей мере, одно неионное поверхностно-активное вещество [поверхностно-активное вещество (ПАВ)]; и

- по меньшей мере, один неорганический наполнитель [наполнитель (I)], отличный от пигмента (П), в таком количестве, что общая объемная концентрация пигмента (ОКП), включающая пигмент (П) и наполнитель (I), составляет от 20 до 40% об. при определении в пересчете на высушенную композицию покрытия.

2. Водная композиция для покрытия по п. 1, в которой в сополимере (A):

(i) количество повторяющихся звеньев, полученных из ВДХ, составляет от 50,0 до 90,0% масс.; предпочтительно от 65,0 до 85,0% масс.;

(ii) количество повторяющихся звеньев, полученных из ВХ, составляет от 5,0 до 30,0% масс.; предпочтительно от 7,5 до 25,0% масс.;

(iii) количество повторяющихся звеньев, полученных из мономера (MA), составляет от 2,0 до 25,0% масс.; предпочтительно от 5,0 до 20,0% масс.;

(iv) количество повторяющихся звеньев, полученных из мономера (AК), составляет от 1,0 до 3,0% масс.; предпочтительно от 1,2 до 2,5% масс.

из расчета на общую массу сополимера.

3. Водная композиция для покрытия по п. 1 или 2, в которой мономер (MA) выбирают из группы, включающей метилакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этил-гексилметакрилат, причем 2-этилгексилакрилат является предпочтительным.

4. Водная композиция для покрытия по п. 1 или 3, в которой мономер (AК) выбран из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, итаконовой кислоты и цитраконовой кислоты, и предпочтительно представляет собой акриловую кислоту.

5. Водная композиция для покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой пигмент (П) выбирают из группы, включающей модифицированный оксидом щелочноземельного металла дигидрофосфат алюминия триполифосфорной кислоты, метафосфат алюминия.

6. Водная композиция для покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой водная композиция для покрытия содержит не больше чем 1% масс. Zn, предпочтительно не больше чем 0,5% масс., более предпочтительно не больше чем 0,1% масс. Zn из расчета на общую массу водной композиции для покрытия.

7. Водная композиция для покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой поверхностно-активное вещество (ПАВ) по изобретению выбирают из ПАВ, не содержащих ароматические группы, и предпочтительно выбирают из группы, включающей простые полиэфиры спиртов, содержащие повторяющиеся звенья, полученные из этиленоксида и/или пропиленоксида.

8. Водная композиция для покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой наполнитель (I) включает пластинчатые частицы и/или непластинчатые частицы (игольчатые, продолговатые, округлые, сферические, неправильные или их комбинацию).

9. Водная композиция для покрытия по п. 8, в которой пластинчатые наполнители включают один или более наполнителей из глины, такой как белая глина, слюды, талька, их комбинации.

10. Способ производства водной композиции для покрытия по любому из пп. 1-9, причем указанный способ включает следующие стадии:

(i) оставляют латекс сополимера (A), при этом другие ингредиенты объединяют и перемешивают до гомогенности в водном носителе;

(ii) затем оставленный латекс добавляют к смеси с дополнительным перемешиванием до гомогенности.

11. Способ нанесения покрытия на подложку, включающий использование водной композиции для покрытия по любому из пп. 1-9.

12. Способ по п. 11, в котором подложки включают элементы зданий, грузовые контейнеры, напольные покрытия, стены, фурнитуру, компоненты автомобилей, ламинаты, компоненты оборудования, инвентарь.

13. Способ по п. 11 или 12, в котором материалы подложки включают металлы, металлические сплавы, интерметаллические составы, металлсодержащие композиты.

14. Способ по любому из пп. 11-13, причем указанный способ включает нанесение водной композиции для покрытия, по меньшей мере, на часть поверхности подложки так, чтобы получить влажное покрытие; и сушку влажного покрытия так, чтобы получить высушенное покрытие.

15. Способ по п. 14, в котором водную композицию для покрытия наносят на подложку с использованием способа, выбираемого из группы, включающей нанесение щеткой, нанесение распылением, нанесение центрифугированием, нанесение валиком, нанесение наливом, нанесение погружением и нанесение гравированным цилиндром.