СОСТАВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1995 года по МПК C09D167/08 C09D5/44 C09D167/08 C09D161/28 

Изобретение относится к составам для электрофоретического нанесения защитных покрытий на сложные по форме, преимущественно корпусные детали транспортных средств (например, кузова легковых автомобилей, кабины тракторов и т.п.) или приборов.

Поскольку детали указанных типов являются изделиями массового производства, постольку составы для нанесения на них защитно-декоративных покрытий должны, во-первых, иметь высокую жизнеспособность, допускающую их использование после приготовления в течение длительного (до трех недель) срока и, во-вторых, требовать минимальных мер безопасности для защиты обслуживающего персонала окрасочных участков и цехов, и окружающей среды в целом. Поскольку же корпусные детали транспортных средств подвергаются воздействию таких веществ, как вода (в дождливую погоду), водные растворы соли (в период борьбы с гололедом) и жидкие топлива (как правило, бензин), постольку составы для нанесения покрытий должны иметь высокие показатели водо-, соле- и бензостойкости.

Известна водоразбавляемая композиция для покрытий, наносимых методом катофореза, содержащая следующие ингредиенты, мас.%:
Олигоуретан- мочевина 9,38...18,20 Пигмент 1,68...3,35
Наполнитель (тальк и др.) 1,12...2,29
Органический растворитель 2,34...11,60 Нейтрализатор 0,17...0,37 Вода Остальное [1]
Композиция предназначена для выравнивания толщины покрытия на разнородных металлах, но солестойкость покрытий в 5%-ном растворе NaCl не превышала 600 ч.

Известна также композиция для нанесения покрытий катофорезом, ориентированная преимущественно на повышение стойкости покрытий к пересушке и увеличение адгезии между слоями при многослойном нанесении. Она содержит, мас.%:
Эпоксиамино-кау- чуковый аддукт 6,9...11,1 Пигмент 1,4...2,6 Наполнитель 0,7...1,2
Уксусно- или муравьи- нокислый свинец 0,06...0,12
Органический растворитель 3,8...5,9 Нейтрализатор 0,10...0,15 Вода Остальное [2]
Однако пересушка может возникать лишь в результате нарушений технологических нормативов. В эксплуатационном же отношении и эта композиция недостаточно эффективна, ибо даже при нанесении на фосфатированную сталь солестойкость покрытий не превышает 1200 ч.

Наиболее близким является состав для электрофоретического нанесения покрытий, содержащий мас.%: связующее, в том числе 1,0...6,2 смеси алкидной и меламиноформальдегидной смол в соотношении 1:(0,2...0,8) и 0,6...5,2 эпоксидной диановой смолы, активатор диспергирования связующего в водной среде в виде смеси низкомолекулярной полиамидной смолы и таллового пека в соотношении по массе 1:(0,2...0,6) - 1,25...6,8; органический растворитель, например изопропиловый спирт, 1,3...7,3; пигмент 0,03...1,90; монокарбоновую кислоту, выбранную из группы муравьиная или уксусная кислота 0,07...0,60 и воду остальное [3].

Защитные покрытия, полученные электрофоретическим осаждением на обезжиренную сталь и сушкой описанного состава, имеют солестойкость не более 300, водостойкость - не более 1500 и бензостойкость не более 120 ч, что недостаточно для эффективной защиты от коррозии деталей транспортных средств.

Технической задачей является повышение водо-, соле- и бензостойкости покрытий.

Поставленная задача достигается тем, что состав для электрофоретического нанесения защитных покрытий, включающий смесь алкидной и меламиноформальдегидной смол в массовом соотношении 1:(0,2-0,8), эпоксидную диановую смолу, добавку, пигмент, муравьиную или уксусную кислоту, органический растворитель и воду, в качестве добавки содержит смесь полиамидной и алкидно-уретановой смолы в соотношении 1:(1-2) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь алкидной и мела-
миноформальдегидной
смолы (по сухому остатку) 1,1...5,4
Эпоксидная диа- новая смола 1,5...4,0 Добавка 2,5...8,2 Пигмент 0,03.. .2,0
Органический растворитель 2,1...9,0
Муравьиная и уксусная кислота 0,1...1,0 Вода Остальное.

Для получения конкретных составов для электрофоретического нанесения покрытий были использованы:
алкидный лак марки ГФ-050 (ТУ 6-10-612-76), представляющий собой 40-44% -ный раствор высыхающей глифталевой смолы в уайт-спирите;
меламиноформальдегидная смола марки К-421-02 ТУ 6-10-1022-78 в виде 48-52%-го раствора в бутаноле;
эпоксидно-диановая смола марок ЭД-16, ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), эпоксидные смолы Э-40 (ОСТ 6-10-416-77) или Э-41 (ТУ 6-16-607-78), представляющих собой продукты конденсации дифенилолпропана с эпихлоргидрином в щелочной среде;
низкомолекулярная полиамидная смола марок Л-18, или Л-19 или Л-20 (ТУ 6-05-1123-74), представляющая собой продукт взаимодействия полимеризованных эфиров жирных кислот льняного масла с полиэтиленполиамином;
алкидно-уретановая смола марки ВУПФС-35А (ТУ 6-10-900-1-88), представляющая собой пентафталевый олигомер, модифицированный соевым маслом и моноаллилуретаном, в виде 73-77%-ного раствора в смеси бутилцеллозольва и диацетонового спирта;
эмаль марки МЛ-12 (по ГОСТ 9754-76), представляющая собой суспензию пигментов (двуокиси титана, рутиловой формы, сажа, крон свинцовый желтый, пигмент зеленый фталоцианиновый и т.д.) в растворах алкидных и меламиноформальдегидных смол в органических растворителях (ксилол, бутиловый спирт, спирт диацетоновый);
уксусная кислота ГОСТ 61-75;
муравьиная кислота ТУ 5848-73;
уайт-спирит ГОСТ 3134-78;
ксилол ГОСТ 9410-71;
бутилцеллозольв ТУ 6-01-646-77;
спирт бутиловый ГОСТ 6006-78;
спирт изобутиловый ГОСТ 9536-73;
диацетоновый спирт ТУ 6-02-1045-78;
пигменты: синий фталоцианиновый краситель ГОСТ 5208-50, крон лимонный КЛ-1 ГОСТ 478-75, титановые белила АОФ ТУ 6-10-1467-83, красный железо - окисный пигмент ТУ 6-10-602-77, сажа ТУ 51690-75, микротальк МТ-ГШМ ГОСТ 19284-73, зеленый фталоцианиновый ТУ 6 14.408-76.

Предлагаемый состав в виде водной дисперсии пленкообразующих и пигментов для электрофоретического осаждения защитных покрытий на предварительно обезжиренные поверхности деталей целесообразно приготавливать на основе выпускаемых лакокрасочными заводами эмалей марки МЛ, уже содержащих дисперсию (суспензию) требуемого по цвету пигмента в растворе смеси алкидной и меламиноформальдегидной смол в органическом растворителе.

Руководствуясь паспортными данными таких эмалей и задаваясь требуемыми конечными концентрациями содержащихся в эмали ингредиентов в водной дисперсии, известным образом рассчитывают количество выбранной эмали. Далее с учетом количества пленкообразующих в заявляемых пределах выбирают количества эпоксидной диановой смолы, ингредиентов добавки и монокарбоновой кислоты. При выборе конкретных значений руководствуются следующим:
смесь низкомолекулярной смолы с алкидно-уретановой смолой (активатор диспеpгирования) должна иметь аминное число предпочтительно в пределах 25.. 45 мг НСl на 1 г сухого вещества; эпоксидная диановая смола должна обеспечивать химическое связывание остатка аминогрупп при сушке осажденного покрытия; количество эмали МЛ по отношению к количеству активатора диспергирования должно соответствовать требованию агрегативной устойчивости;
монокарбоновую кислоту вводят для нейтрализации аминных групп и получения при гидролизе комплексных ионов участвующих в электрофоретическом осаждении сырого покрытия;
вода как дисперсионная среда обеспечивает балансировку состава.

Способ приготовления состава перед внесением в ванну заключается в следующем.

Вначале готовят добавку смешиванием низкомолекулярной полиамидной смолы и алкидно-уретановой смолы в расчетном соотношении, нагревом смеси до температуры 100. ..200^оС при перемешивании в течение 1,5...2 ч и при необходимости разбавлением полученной добавки органическими растворителями (обычно смесью бутилцеллозольва) диацетанового спирта в соотношении 1:2 до условной вязкости 50-80 по вискозиметру типа ВЗ-4 с ⊘ сопла (4,000±0,015) мм при 20^оС.

В готовую охлажденную добавку добавляют смесь алкидной и меламиноформальдегидной смол в расчетном соотношении, как правило упомянутые ингредиенты вводят в виде готовых эмалей типа указанной ранее эмали МЛ-12.

Далее в состав вводят эпоксидную диановую смолу, а если не применялась готовая эмаль, то и пигмент, весь набор ингредиентов тщательно перемешивают при комнатной температуре до получения массы однородного цвета, вводят расчетное количество монокарбоновой кислоты, дополнительно перемешивают и постепенно, при перемешивании, добавляют деионизированную (дистиллированную) воду.

После внесения необходимого по расчету количества воды смесь перемешивают в течение 5...6 ч "до образования воронки", фильтруют через капроновое сито и заливают в ванну, либо в промежуточную емкость для подпитки ванны. Готовая смесь может храниться до трех недель, но перед заливкой в ванну всякий раз ее следует перемешивать.

Конкретные примеры составов заявляемой композиции приведены в табл.1 (строки 2,3,4,5,9,10 - для граничных значений; строки 1,6,7,8,11,12 - для значений внутри диапазона концентраций; строки 13, 14,15,16,17,18 - для запредельных значений концентраций, а строка 19 - для прототипа).

Покрытия из ванн, указанных в табл.1 составов, наносят с помощью установки катодного осаждения на образцы в виде пластинок из кузовной стали 08-КП размером 150х70х0,8 мм. Покрытия во всех случаях осаждают при напряжении 70. . .120 в течение 1,5...2 мин, а затем отверждают в сушильном шкафу при температуре 180...200^оС в течение 30...40 мин.

Готовые покрытия испытывают для определения водо-, соле- и бензостойкости.

Водостойкость покрытия определяют по ГОСТ 21065-75 в часах до появления вздутий или точек коррозии путем выдерживания образца в дистиллированной воде.

Солестойкость покрытия к действию 3%-ного раствора NаСl определяют по ГОСТ 9.403-80 в часах, путем выдерживания образца в солевом растворе до появления вздутий, пузырей и/ или точек коррозии.

Бензостойкость покрытия определяют по ГОСТ 21064-75 в часах путем выдерживания образца в бензине до отслаивания или вздутия покрытия от металла.

Кроме того, оценивают прочность пленки при ударе по ГОСТ 4765-73, эластичность определяют выдавливанием шара на приборе Эриксена. Адгезию определяют методом решетчатых надрезов по ГОСТ 14140-78.

Во всех случаях указанные контрольные параметры были близки к общепринятой норме и незначительно колебались вблизи значений:
50 см прочность при ударе
10...12 мм эластичность по Эриксену,
1 балл адгезия.

Результаты определения водо-, соле- и бензостойкости покрытий приведены в табл.2.

Использование: для электрофоретического нанесения защитных покрытий на сложные по форме детали. Сущность изобретения: состав содержит смесь алкидной и меламиноформальдегидной смол в массовом соотношении 1 : (0,2-0,8) /по сухому остатку 1,1-5,4%, эпоксидную диановую смолу 1,5-4,0% добавку - смесь полиамидной и алкидно-уретановой смол в соотношении 1 : (1-2) 2,5-8,2%, пигмент 0,03-2,00%, муравьиную или уксусную кислоту 0,1-1,0%, органический растворитель 2,1-9,0%, воду - остальное. В добавку вводят смесь алкидной и меламиноформальдегидной смолы, затем эпоксидную диановую смолу, расчетное количество муравьиной или уксусной кислоты и постепенно перемешивая добавляют воду. Характеристика свойств: водостойкость 3000 ч, солестойкость в 3%-ном растворе NaCl 1300 ч, бензостойкость 8760 ч. 2 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий смесь алкидной и меламиноформальдегидной смол в массовом соотношении 1 : 0,2 - 0,8, эпоксидную диановую смолу, добавку, пигмент, муравьиную или уксусную кислоту, органический растворитель и воду, отличающийся тем, что он в качестве добавки содержит смесь полиамидной и алкидно-уретановой смол в соотношении 1 : 1 - 2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь алкидной и меламиноформальдегидной смол в массовом
соотношении 1 : 0,2 - 0,8 (по сухому остатку) - 1,1 - 5,4
Эпоксидная диановая смола - 1,5 - 4,0
Смесь полиамидной и алкидно-уретановой смол в соотношении 1 : 1 - 2 - 2,5 - 8,2
Пигмент - 0,03 - 2,00
Муравьиная или уксусная кислота - 0,1 - 1,0
Органический растворитель - 2,1 - 9,0
Вода - Остальное