Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, главным образом, к составам для покрытия, которые пропускают инфракрасное излучение и демонстрируют стабильность цвета. Изобретение также относится к отвержденным покрытиям, нанесенным на подложку, а также способам, пригодным для использования составов для покрытия.
Уровень техники
Для многих наносимых покрытий, таких как автомобильные покрытия, аэрокосмические покрытия, промышленные покрытия и архитектурные покрытия, темные цвета, например черный и темно-синий, являются особенно подходящими для эстетических целей. Однако темные окрашенные покрытия исторически восприимчивы к поглощению излучения ближней инфракрасной области спектра, так как они часто основаны на использовании пигментов, таких как газовая сажа, которые поглощают излучение ближней инфракрасной области спектра в дополнение к видимому спектру. Излучение ближней инфракрасной области спектра, т.е. световая энергия, имеющая длину волны от около 700 до 2500 нанометров, составляет более 50% солнечной энергии, достигающей земной поверхности. Нагревание является прямым следствием поглощения излучения ближней инфракрасной области спектра. В результате темные окрашенные покрытия исторически восприимчивы к существенному повышению температуры, особенно в солнечные дни, что часто нежелательно по многим причинам. Таким образом, требуется покрытие, отражающее солнечное тепло (ближняя инфракрасная область спектра).
В Principles and formulations for organic coatings with tailored infrared properties, Progress in Organic Coatings, 20:1-25 (1992) ("Brady") описана разработка подходов к достижению покрытий, отражающих солнечное тепло. В одной методике используют двухслойную систему покрытий, в которой верхний слой окрашен пигментом, который поглощает видимое излучение, но прозрачен для излучения ближней инфракрасной области спектра, таким как органический черный пигмент (упомянут перилен черный), или другими органическими пигментами (определяют фталоцианин голубой и зеленый и карбазол диоксазин фиолетовый), и нижний слой, такой как сильно отражающее белое нижнее покрытие, которое отражает излучения ближней инфракрасной области спектра, снижает повышение температуры системы покрытий. Пример такой системы покрытий также описан в публикации патентной заявки США №2004/0191540 А1.
Существует несколько несомненных недостатков первых версий таких систем покрытий. Один недостаток - это трудности в создании покрытия, демонстрирующего блестящий черный цвет. Это связано с тем, что прозрачные для инфракрасного спектра органические пигменты, используемые в верхнем слое, имеют тенденцию рассеивать свет по сравнению с поглощающим инфракрасный спектр пигментом газовой сажей. Эта проблема усиливается в области тонких слоев и углов покрытия, где покрытие может вообще не быть черным. Другой недостаток - это невозможность создать такую систему покрытий, которая демонстрирует цветовую «стабильность», при которой цвет покрытия не изменяется значительно после воздействия погодных условий.
В результате желательно создать состав для покрытия, который сделает покрытия прозрачными для излучения инфракрасного спектра и может показать «стабильный» цвет, например блестящий черный, даже в области тонких слоев и углов покрытия. Также желательно создать систему покрытий, включающую покрытия, нанесенные из таких составов.
Сущность изобретения
В определенных аспектах, настоящее изобретение посвящено составам для покрытия. Такие составы для покрытия содержат: (а) пленкообразующее смолистое связующее; (б) первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент и (в) второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, отличающийся от первого, поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента. Отвержденное покрытие из такого состава для покрытия (1) имеет степень черноты по меньшей мере 240, и (2) показывает изменение цвета не более чем 1ΔЕ единиц после 3000 часов QUV тестирования на долговечность.
В других аспектах, настоящее изобретение посвящено составам для покрытия, содержащим: (а) краску с матовостью не более 5% и содержащую первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент и (б) дисперсию пигмента, содержащую второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, отличающийся от первого, поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента.
Настоящее изобретение также посвящено, например, способам использования таких составов для покрытия и полученных подложек с покрытием.
Детальное описание изобретения.
В целях последующего дальнейшего подробного описания, следует понимать, что изобретение может предполагать различные альтернативные варианты и последовательности стадий, за исключением того, как специально определено обратное. Кроме того, за исключением примеров, или если указано иное, все значения, выражающие, например, количества ингредиентов, использованных в описании и формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «около». Соответственно, если только не определено обратное, числовые параметры в следующем описании и приложенной формуле являются приблизительными, что позволяет изменять их в зависимости от требуемых свойств, которые должны быть получены по изобретению. В наименьшей степени, и не как попытка ограничить применение доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, все числовые параметры должны истолковываться по меньшей мере в свете ряда значащих цифр с применением стандартной техники округления.
Несмотря на то, что числовые интервалы и параметры, изложенные для широкой охраны изобретения, являются приблизительными, числовые величины, изложенные в специфических примерах, доложены как можно более точно. Некоторые числовые величины, однако, по существу включают определенную ошибку, являющуюся неизбежным результатом стандартных отклонений, имеющихся в соответствующих тестовых измерениях.
Кроме того, понятно, что любые числовые интервалы, приведенные в этом документе, включают все подынтервалы, включенные в них. Например, интервал «от 1 до 10» предназначен для включения всех значений между (и включая) установленным минимальным значением 1 и установленным максимальным значением 10, то включая минимальную величину, равную или больше чем 1 и максимальную величину, равную или меньше 10.
Как указано, определенный вариант осуществления настоящего изобретения направлен на составы для покрытия, содержащие пленкообразующие смолистые связующие. Как использовано в данном документе, термин «пленкообразующие смолистые связующие» относится к смолам, которые могут самостоятельно формировать непрерывную пленку на по меньшей мере горизонтальной поверхности подложки после удаления растворителей или носителей, присутствующих в составе или после отверждения при температуре окружающей среды или повышенной температуре.
Пленкообразующие смолы могут быть использованы в настоящем изобретении, включая, без ограничения, те, которые среди прочих используются в автомобильных OEM составах для покрытия, автомобильных полировальных составах для покрытия, промышленных составах для покрытия, архитектурных составах для покрытия, рулонных составах для покрытия, составах для упаковочных покрытий, защитных и корабельных составах для покрытий и аэрокосмических составах для покрытия.
В одном варианте осуществления, пленкообразующие смолистые связующие, включенные в состав для покрытия, описанный в данном документе, содержит термоотверждаемую пленкообразующую смолу. Как использовано в данном документе, термин «термоотверждаемый» относится к смолам, которые отверждаются необратимо при отверждении или сшивании, при которых полимерные цепи полимерных компонентов соединяются ковалентными связями. Данное свойство обычно связано со сшивающим взаимодействием составных частей смеси и часто вызывается, например, нагреванием или излучением. См. Hawley, Gessner G., The Condensed Chemical Dictionary, Ninth Edition., page 856; Surface Coatings, vol.2, Oil and Colour Chemists' Association, Australia, TAFE Educational Books (1974). Отверждение или сшивающее взаимодействие также может быть проведено под воздействием условий окружающей среды. Однажды отвержденная или сшитая, термоотверждаемая смола не размягчается под действием нагревания и не растворима в растворителях. В других вариантах осуществления пленкообразующая смола, включенная в состав для покрытия, описываемый здесь, содержит термопластическую смолу. Как используется в данном документе, термин «термопластический» относится к смолам, которые содержат полимерные компоненты, которые не связаны ковалентными связями и поэтому могут подвергаться размягчению при нагревании и растворяться в растворителях. См. Saunders, К. J., Organic Polymer Chemistry, pp.41-42, Chapman and Hall, London (1973). Как используется в данном документе, «полимер» или «смола» относится к широкой группе преполимеров, олигомеров и как гомополимеров, так и сополимеров. Префикс «поли-», который используется в данном документе, относится к двум или более.
Состав (составы) для покрытия может быть жидким составом на водной основе или на основе растворителя, или, альтернативно, в форме твердых частиц, например порошковое покрытие.
Термоотверждаемый состав для покрытия обычно включает в себя сшивающий агент, который может быть выбран из, например, аминопластов, полиизоцианатов, включая блокированные изоцианаты, полиэпоксидов, бетагидроксиалкиламидов, поликислот, ангидридов, органометаллических материалов с кислотной функцией, полиаминов, полиамидов и смесей некоторых из вышеупомянутых.
В дополнение к вышеперечисленным сшивающим агентам или вместо них термоотверждаемые составы обычно содержат по меньшей мере одну пленкообразующую смолу, имеющую функциональную группу, которая взаимодействует со сшивающим агентом. Пленкообразующая смола может быть выбрана из, например, акриловых полимеров, сложных полиэфирных полимеров, полиуретановых полимеров, полиамидных полимеров, полимеров простого полиэфира, полисилоксановых полимеров, их сополимеров и смесей. Такие полимеры могут быть нерастворимыми или образующими водные дисперсии, эмульсии, или иметь ограниченную растворимость в воде. Функциональные группы пленкообразующих смол могут быть выбраны из множества различных реакционноспособных функциональных групп, включающих, например, группы карбоновых кислот, аминогруппы, эпоксидные группы, гидроксильные группы, тиоловые группы, карбаматные группы, амидные группы, группы мочевины, группы изоцианатов (включая группы блокированных изоцианатов), меркаптановые группы и их комбинации.
Состав для покрытия по настоящему изобретению также содержит поглощающие видимый свет, прозрачные для инфракрасного спектра пигменты. Более подробно составы для покрытия по настоящему изобретению содержат по меньшей мере два различных поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигмента, которые упоминаются в данном документе как «первый» поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент и «второй» поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент.
Как использовано в данном документе, термин «прозрачный для инфракрасного спектра пигмент» относится к пигментам, которые по существу проницаемы для ближней инфракрасной области спектра (от 700 до 2500 нанометров), как описано в публикации патентной заявки США №2004/0191540, абз. [0020]-[0026], которые включены в данный документ в виде ссылки, без значительного рассеивания или поглощения излучения таких длин волн. В одном варианте осуществления, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент имеет среднее прохождение по меньшей мере 70% в области ближней инфракрасной области спектра. Прозрачные для инфракрасного спектра пигменты, присутствующие в составах для покрытия настоящего изобретения, также поглощают видимый свет. Как использовано в данном документе, термин «поглощают видимый свет» относится к пигментам, которые по существу поглощают излучение по меньшей мере некоторых длин волн в видимом диапазоне от 400 до 700 нанометров. В некоторых случаях, такие поглощающие видимый свет пигменты имеют по меньшей мере 70%, также по меньшей мере 80% или полное поглощение в видимом спектре в диапазоне от 400 до 500 нанометров. В некоторых случаях, такие поглощающие видимый свет пигменты имеют по меньшей мере 70%, также по меньшей мере 75% или полное поглощение в видимом спектре в диапазоне от 500 до 600 нанометров. В некоторых случаях, такие поглощающие видимый свет пигменты имеют по меньшей мере 60%, также по меньшей мере 70%, или полное поглощение в видимом спектре в диапазоне от 600 до 700 нанометров.
Неограничивающие примеры подходящих поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов включают, например, пигмент фталоцианин меди, пигмент галогенированный фталоцианин меди, пигмент антрахинон, пигмент акрихин, пигмент перилен, моноазопигмент, дисазопигмент, пигмент хинофталон, пигмент индантрон, пигмент диоксазин, пигмент прозрачный коричневый оксид железа, пигмент прозрачный красный оксид железа, пигмент прозрачный желтый оксид железа, пигмент кадмий оранжевый, пигмент ультрамарин голубой, пигмент кадмий желтый, пигмент хром желтый, пигмент алюминат кобальта голубой, пигмент изоиндолин, пигмент диарилидовый желтый, пигмент бромированный антрантрон и подобные.
В одном из вариантов осуществления, составы для покрытия по настоящему изобретению содержат поглощающие видимый свет, прозрачные для инфракрасного спектра пигменты, которые имеют процент отражения, который повышается для длины волн от 750 до 850 нанометров по электромагнитному спектру, так, как описано в вышеупомянутой публикации патентной заявки США №2004/0191540. В некоторых случаях, состав для покрытия содержит поглощающие видимый свет, прозрачные для инфракрасного спектра пигменты, которые имеют процент отражения, который меняется от по меньшей мере 10% для длины волны 750 нанометров по электромагнитному спектру, до по меньшей мере 90% для длины волны 900 нанометров.
В одном из вариантов осуществления, составы для покрытия по настоящему изобретению содержат два или более различных поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра черных пигмента, например два или более различных поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигмента, которые относятся частично к структуре типа перилена, что иллюстрировано ниже
Промышленно доступные примеры таких пигментов включают в себя, Lumogen® Black FK 4280 pigment от BASF Corporation, Southfield, Mich., Paliogen® Black L0086, от BASF, который имеет цветовой индекс "Pigment Black 32" (часть 1) и «71133» (часть 2), такие как Paliogen® Black S0084, который имеет цветовой индекс "Pigment Black 31" (часть 1) и «71132» (часть 2). Дальнейшие примеры прозрачных для инфракрасного спектра черных пигментов, пригодных для использования в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, описаны в публикации патентной заявки США №2009/0098476 А1 абз. [0030] по [0034], которые включены в данный документ в виде ссылки.
В некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия содержит пигмент перилен с формулами (а) или (б):
Такие пигменты промышленно доступны, как Paliogen® Black EH 0788 и Lumogen® Black FK4280 от BASF Corporation.
В некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия также содержит пигмент перилен в соответствии с формулой (в):
Такой периленовый пигмент также известен, как "CI Pigment Black 32" и промышленно доступен, как Paliogen® Black L 0086 от BASF Corporation.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент введен в состав для покрытия в виде краски. Как используется в данном документе, «краска» относится к смеси пигментов в диспергирующем агенте, который может быть смолообразным (полимерным) материалом, совместимым с растворителем связующих на основе смолы, или может быть совместимым с водосодержащими системами покрытий.
Более подробно, настоящий вариант осуществления составов для покрытий по настоящему изобретению содержит одну или более краску, имеющую матовость не более 5%, например не более 3%, не более 2%, или, в некоторых случаях, не более 1%, и содержащую поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент. Как должно быть понято, матовость является показателем прозрачности материалов и определена ASTM D 1003. Значения матовости, описанные в данном документе, определены с использованием спектрофотометра X-Rite 8400 в режиме пропускания с ячейками 500 микрон на пигменте, диспергированном в подходящем растворителе, таком как n-бутилацетат. Так как процент матовости жидкого образца зависит от концентрации (и поэтому на пропускании света через жидкость), процент матовости описан в данном документе как пропускание от около 15% до около 20% (например, 17,5%) при длине волны максимального поглощения.
В некоторых вариантах осуществления, краска с низкой матовостью содержит черный пигмент, например один или более основанных на перилене пигментов, описанных выше. В других вариантах осуществления, состав для покрытия содержит краску с низкой матовостью, содержащую поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, не являющийся черным. Например, в некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия содержит краску с низкой матовостью, содержащую комбинацию прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, которая, при использовании в комбинации, может создавать блестящий черный цвет даже в отсутствие черного пигмента. В некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия содержит комбинацию красок с низкой матовостью, ни одна из которых не имеет черного цвета, однако при использовании в комбинации может создать блестящий черный цвет. Например, в некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия содержит краску с низкой матовостью, содержащую комбинацию красного, желтого и голубого пигментов. В некоторых вариантах осуществления состав для покрытия содержит комбинацию красок с низкой матовостью, одна из которых имеет желтый цвет, другая - голубой цвет и третья имеет красный цвет. Другие возможные цвета включают фиолетовый и зеленый. Неограничивающие примеры подходящих пигментов для использования в настоящих вариантах осуществления включают в себя желтый пигмент 138, желтый пигмент 139, красный пигмент 179, красный пигмент 202, фиолетовый пигмент 29, голубой пигмент 15:3 и зеленый пигмент 36.
Краска, имеющая низкую матовость, часто содержит наночастицы пигментов, поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра. Кроме того, такие краски часто по существу не содержат поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, которые не являются наночастицами. Под «наночастицами» подразумевается, что пигмент имеет средний размер частиц не более чем 100 нанометров. Под «по существу не содержащий» подразумевается, что не более 10% мас., например не более 5% мас., или, в некоторых случаях, не более 1% мас. поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, присутствующих в первой краске, не являются наночастицами. Такие краски могут быть изготовлены измельчением массы органических пигментов с мелящей средой, имеющей размер частиц менее 0,5 мм, например менее 0,3 мм, и, в некоторых случаях, около 0,1 мм или менее. Краски, содержащие частицы пигмента, измельчаются для уменьшения средних размеров частиц пигмента до, в основном, наноразмеров, в высокоэнергетическом измельчителе в системе органических растворителей, таких как бутилацетат, используя дисперсанты пигмента (например, как описано ниже), с возможным измельчением полимерных смол. Как результат, в данном варианте осуществления, краска, имеющая низкую матовость, содержащая поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, имеет средний размер частиц не более 100 нанометров, например не более 50 нанометров, или не более 30 нанометров, как описано в публикации патентной заявки США №2008-0187708 А1 абз. [0013] до [0022], которые включены в данный документ в виде ссылки.
Как указано ранее, краска также содержит диспергирующий агент. Пригодные диспергирующие агенты включают в себя акриловые сополимеры, изготовленные радикальной полимеризацией с переносом атома и имеющие головную часть и хвостовую часть, в которых головная часть показывает сродство к пигментам (например, ароматические группы), и хвостовая часть совместима со смолистыми связующими состава для покрытия (например, акриловые группы), с полимером, имеющим средний молекулярный вес от 1000 до 20000. Например, диспергирующий агент может включать блочный сополимер, имеющий первый блок, содержащий эпоксидный функциональный мономер, который взаимодействовал с полициклической ароматической карбоновой кислотой, и один или более дополнительный блок, содержащий алкильную группу сложных эфиров (мет)акриловой кислоты. В одном из вариантов осуществления, первый блок включает в себя глицидил(мет)акрилат, который взаимодействовал с нафтоевой кислотой, и второй и третий блоки, отличающиеся один от другого, включающие каждый алкильную группу сложных эфиров (мет)акриловой кислоты.
Такие диспергирующие агенты могут иметь структуру полимерной цепи, представленную следующей общей формулой (I):
в которой G является остатком по меньшей мере одного радикально полимеризуемого ненасыщенного (по типу этилена) мономера; W и Y являются остатками по меньшей мере одного радикально полимеризуемого ненасыщенного (по типу этилена) мономера, где W и Y отличаются одного от другого; Ф является гидрофобным остатком или производным от инициатора и не содержит радикальных перемещаемых групп; Т является или получено от радикальных перемещаемых групп инициатора; р, q и s представляют среднее число остатков, находящихся в блоке остатков; р, q и s каждое индивидуально выбрано так, что диспергирующий агент пигмента имеет величину среднечисленной молекулярной массы по меньшей мере 250.
Диспергирующий агент пигмента, описанный выше, может быть описан в общем как имеющий головную и хвостовую структуру, т.е. как имеющий полимерную головную часть и полимерную хвостовую часть. Полимерная хвостовая часть имеет гидрофильную часть и гидрофобную часть, в особенности в своем окончании. Как использовано в описании и в формуле изобретения, термины «гидрофобный» и «гидрофильный» связаны друг с другом.
Такой диспергирующий агент пигмента может быть получен радикальной полимеризацией с переносом атома (ПАРП). Способ ПАРП может быть описан в основном как включающий: полимеризацию одного или более радикально полимеризуемого мономера в присутствии системы инициаторов; формирование полимера и выделение сформированного полимера. В некоторых вариантах осуществления, система инициаторов содержит: мономерный инициатор, имеющий единичный радикальный переносимый атом или группу; соединение переходного металла, т.е. катализатор, который участвует в обратимом окислительно-восстановительном цикле с инициатором; и лиганд, который координирован с соединением переходного металла. Способ ПАРП описан в дополнительных деталях в международных патентных публикациях № WO 98/40415 и патентах США №5807937, 5763548 и 5789487.
Катализаторы, которые могут быть использованы в ПАРП изготовлении диспергирующего агента пигмента, включают соединение переходного металла, который должен участвовать в обратимом окислительно-восстановительном цикле с инициатором и растущей полимерной цепью. Можно отметить, что соединение переходного металла не формирует прямые связи металл-углерода с полимерной цепью. Катализатор переходного металла, используемый в настоящем изобретении, может быть представлен следующей общей формулой (II):
где М является переходным металлом, n является формальным зарядом переходного металла, имеющим значение от 0 до 7, и X является противоионом или ковалентно связанным компонентом. Примеры переходного металла М включают в себя, но не ограничиваются, Cu, Fe, Au, Ag, Hg, Pd, Pt, Co, Mn, Ru, Mo, Nb и Zn. Примеры X включают, но не ограничиваются, группы: галиды, гидрокси, кислород, C1-С6-алкокси, циано, цианато, тиоцианато и азидо. В одном примере, переходным металлом является Cu (I) и X является галидом, например хлоридом. Таким образом, одним классом переходных металлических катализаторов являются галиды меди, например Cu(I)Cl. Может быть также отмечено, что переходной металлический катализатор содержит небольшое количество, например 1 мол.%, окислительно-восстановительного соединения, например Cu(II)Cl2, при использовании Cu(I)Cl. Дополнительные катализаторы, используемые в изготовлении диспергирующих агентов пигментов, описаны в патенте США №5807937 в колонке 18, строках 29-56. Окислительно-восстановительные соединения описаны в дополнительных деталях в патенте США №5807937 в колонке 11, строка 1 - колонка 13, строка 38.
Лиганды, которые могут быть использованы в ПАРП изготовлении диспергирующего агента пигмента, включают, но не ограничиваются, составами, содержащими один или более атом азота, кислорода, фосфора и/или серы, которые могут координировать состав переходного металлического катализатора, например через сигма- и/или пи-связи. Классы используемых лигандов включают в себя, но не ограничиваются, незамещенные и замещенные пиридины и бипиридины; порфирины; криптанды; краун-эфиры; например 18-краун-6; полиамины, например этилендиамин; гликоли, например алкиленгликоли, такие как этиленгликоль; монооксид углерода; и координирующие мономеры, например стирол, акрилонитрил и гидроксиалкил(мет)акрилаты. Как используется в данном документе, термин «(мет)акрилат» и подобные термины относятся к акрилатам, метакрилатам и смесям акрилатов и метакрилатов. Одним из особых классов лигандов являются замещенные пиридины, например 4,4′-диалкилбипиридины. Дополнительные лиганды, используемые в изготовлении диспергирующих агентов пигментов, описаны в патенте США №5807937 в колонке 18, строка 57 - колонка 21, строка 43.
Классы мономерных инициаторов, которые могут быть использованы в ПАРП изготовлении диспергирующего агента пигмента, включают в себя, но не ограничиваются: алифатические соединения, циклоалифатические соединения, ароматические соединения, полициклические ароматические соединения, гетероциклические соединения, сульфонильные соединения, сульфенильные соединения, сложные эфиры карбоновых кислот, нитрилы, кетоны, фосфонаты и их смеси, каждое из которых имеет радикальную перемещаемую группу и предпочтительно единственную радикальную перемещаемую группу. Радикальная перемещаемая группа мономерного инициатора может быть выбрана из, например, групп цианов, цианатов, тиоцианатов, азидов и галидов. Мономерные инициаторы могут также быть замещены функциональными группами, например оксиранильными группами, такими как глицидильные группы. Дополнительные используемые инициаторы описаны в патенте США №5807937 в колонке 17, строка 4 - колонка 18, строка 28.
В одном варианте осуществления, мономерный инициатор выбирают из 1-гало-2,3-эпоксипропана, р-толуолсульфонилгалида, р-толуолсульфенилгалида, С6-С20- сложного алкилового эфира альфагало-С2-С6-карбоновой кислоты, галометилбензола, (1-галоэтил)бензола, галометилнафталина, галометилантрацена и их смеси. Примеры С2-С6-сложных алкиловых эфиров альфагало-С2-С6-карбоновой кислоты включают в себя гексилальфабромпропионат, 2-этилгексилальфабромпропионат, 2-этилгексилальфабромогексионат и изоцианилальфабромопропионат. Как использовано в данном документе, термин «мономерный инициатор» обозначает отличные от полимерных инициаторы, такие как полиэфиры, полиуретаны, сложные полиэфиры и акриловые полимеры, имеющие радикальные перемещаемые группы.
В приготовлении диспергирующего агента пигмента способом ПАРП, количества и соответствующие пропорции мономерного инициатора, соединения переходного металла и лиганда таковы, что ПАРП проводится с максимальной эффективностью. Количество используемого инициатора может широко варьироваться, и обычно он присутствует в реакционной среде, в концентрации от 10-4 моль/л (М) до 3 М, например от 10-3 М до 10-1 М. Молекулярный вес диспергирующего агента пигмента должен быть непосредственно связан с соответствующими концентрациями инициатора и мономера (мономеров), молярное отношение инициатора к мономеру является важнейшим фактором в приготовлении полимера. Молярное отношение инициатора к мономеру обычно находится в интервале от 10-4:1 до 0,5:1, например от 10-3:1 до 5×10-2:1.
В изготовлении диспергирующего агента пигмента способами ПАРП, молярное отношение соединения переходного металла к инициатору обычно находится в интервале от 10-4:1 до 10:1, например от 0,1:1 до 5:1. Молярное отношение лигандов к соединению переходного металла обычно находится в интервале от 0,1:1 до 100:1, например от 0,2:1 до 10:1.
Диспергирующий агент пигмента может быть приготовлен в отсутствие растворителя, т.е. имеется в виду способ полимеризации в массе. Часто диспергирующий агент пигмента изготавливают в присутствии растворителя, обычно воды и/или органического растворителя. Классы используемых органических растворителей включают в себя, но не ограничены: сложные эфиры карбоновых кислот, простые эфиры, простые циклические эфиры, C5-С10 алканы, С5-С8 циклоалканы, ароматические углеводородные растворители, галогенированные углеводородные растворители, амиды, нитриты, сульфоксиды, сульфоны и их смеси. Надкритические растворители, такие как СО2, С1-С4 алканы и фторуглероды, также могут быть использованы. Один класс растворителей, такие как ароматические углеводородные растворители, такие как ксилол, толуол, и смешанные ароматические растворители, такие как перечисленные, коммерчески доступны от Exxon Chemical America под торговым названием SOLVESSO. Дополнительные растворители описаны в дополнительных деталях в патенте США №5807937 в колонке 21, строка 44 - колонка 22, строка 54.
ПАРП изготовление диспергирующего агента пигмента обычно проводится при температуре взаимодействия в интервале от 25°С до 140°С, например от 50°С до 100°С, и давлении в пределах от 1 до 100 атмосфер, обычно при давлении окружающей среды.
ПАРП катализатор переходного металла и его ассоциированные лиганды обычно отделяются или удаляются от диспергирующего агента пигмента до использования диспергирующих агентов пигмента по настоящему изобретению. Удаление катализатора ПАРП может быть достигнуто с использованием известных способов, включающих в себя, например, добавление агента, связывающего катализатор, в смесь диспергирующего агента пигмента, растворителя и катализатора, с последующей фильтрацией. Примеры подходящих агентов, связывающих катализатор, включают в себя оксид алюминия, двуокись кремния, глину или их комбинацию. Смесь диспергирующего агента пигмента, растворителя и ПАРП катализатора может быть пропущена через слой агента, связывающего катализатор. И наоборот, ПАРП катализатор может быть окислен in situ, окисленный остаток катализатора сохраняется в диспергирующем агенте пигмента.
В соответствии с общей формулой (I), G может быть остатком по меньшей мере одного радикально полимеризуемого ненасыщенного (по типу этилена) мономера, такого как мономер, выбранный из эпоксидного функционального мономера, который взаимодействовал с карбоновой кислотой, которая может быть ароматической карбоновой кислотой или полициклической ароматической карбоновой кислотой, включая в себя, например, фенил(мет)акрилат, р-нитрофенил(мет)акрилат и бензил(мет)акрилат; полициклоароматический (мет)акрилат, например, 2-нафтил(мет)акрилат; N-(акрил)малеимид; и их смеси.
Эпоксидный функциональный мономер или его остаток, который взаимодействует с карбоновой кислотой, может быть выбран из, например, глицидил(мет)акрилата, 3,4-эпоксициклогексилметил(мет)акрилата, 2-(3,4-эпоксициклогексил)этил(мет)акрилата, простого эфира аллилглицидила и их смеси. Примеры карбоновых кислот, которые могут взаимодействовать с эпоксидным функциональным мономером или его остатком, включают, но не ограничены, нафтоевую кислоту, гидроксинафтоевую кислоту, паранитробензойную кислоту и их смеси.
В продолжение рассмотрения общей формулы (I), W и Y могут каждый быть остатком мономера, независимо выбранного из, например, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилатов и гидроксифункциональных (мет)акрилатов. Примеры С1-С20 алкил(мет)акрилатов (включая линейные или разветвленные алкилы и циклоалкилы), в которых W и Y могут каждый независимо быть остатками, которые включают, но не ограничены: метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, п-бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, третбутил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат, циклогексил(мет)акрилат, 3,3,5-триметилциклогексил(мет)акрилат и изокан(мет)акрилат.
Гидроксиалкил(мет)акрилаты имеют от 2 до 4 атомов углерода в алкильной группе, в которой W и Y могут каждый независимо быть остатками, которые включают, но не ограничены: гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат, гидроксибутил(мет)акрилат и бутил(мет)акрилат. В общей формуле (I) W и Y могут каждый независимо быть остатками мономеров, имеющих более одной (мет)акрилоиловой группы, таких как (мет)акриловый ангидрид, диэтиленгликольбис(мет)акрилат, 4,4′изопропилидендифенолбис(мет)акрилат (ди(мет)акрилат бисфенола А), алкоксилированный 4,4′изопропилидендифенолбис(мет)акрилат, триметилопропантрис(мет)акрилат и алкоксилированный триметилопропантрис(мет)акрилат.
Цифры р, q и s представляют среднее общее число остатков G, W и Y, соответственно, приходящихся на блок или сегмент остатков G (G-блок или G-сегмент), W остатков (W-блоков или W-сегментов) и Y остатков (Y-блоков G или Y-сегментов), соответственно. Когда содержится более одного типа или разновидности мономерного остатка, W- и Y-блоки могут каждый иметь по меньшей мере один из произвольных блоков (например, диблоков и триблоков), чередующихся, и градиентных структур. Градиентная структура относится к последовательности различных мономерных остатков, которые меняются систематическим и предсказуемым способом вдоль основной цепи полимера. С целью иллюстрации, W-блок, содержащий 6 остатков бутилметакрилата (БМА) и 6 остатков гидроксипропилметакрилата (ГПМА), для которых q означает 12, может иметь диблок, тетраблок, чередующиеся, и градиентные структуры, как описано в патенте США №6642301, колонка 10, строки 5-25. В определенном варианте осуществления, G-блок может включать в себя около 5-15 остатков глицидил(мет)акрилата, взаимодействующих с ароматическими карбоновыми кислотами (такими, как 3-гидрокси-2-нафтоевая кислота), W-блок может быть произвольным блоком из около 20-30 остатков БМА и ГПМА, и Y-блок может быть однородным блоком из около 5-15 остатков бутилакрилата (БА).
Порядок, в котором мономерные остатки встречаются вдоль основной цепи полимера диспергирующего агента пигмента, обычно определен порядком, в котором соответствующие мономеры подают в емкость, в которой проводится контролируемая радикальная полимеризация. Например, мономеры, которые введены как остатки в G-блок диспергирующего агента пигмента, обычно подают в емкость для взаимодействия до подачи мономеров, которые введены как остатки в W-блок, следом за остатками Y-блоков.
При формировании W-блоков и Y-блоков, если более чем один мономер подают в сосуд для взаимодействия вовремя, соответствующая реакционная способность мономеров обычно определяет порядок, в котором они вводятся в активную полимерную цепь. Градиентная последовательность мономерных остатков, в которых W и Y-блоки готовятся контролируемой радикальной полимеризацией, и, в особенности, способами ПАРП, с помощью (а) изменением соотношения мономеров, поступающих в реакционную среду в течение курса полимеризации, (б) использованием потока мономера, содержащего мономеры, имеющие различный уровень полимеризации, или (в) комбинацию способов (а) и (б). Сополимеры, содержащие градиентную структуру, описаны в дополнительных деталях в патенте США №5807937 в колонке 29, строка 29 - колонка 31, строка 35.
В определенном варианте осуществления, индексы q и s каждый имеет значение по меньшей мере 1, например по меньшей мере 5 для общей формулы (I). Кроме того, индекс s часто имеет значение менее 300, например менее 100, или менее чем 50 (например, 20 или менее) для общей формулы (I). Величина индексов q и s может изменяться между любыми комбинациями данных величин, включая изложенные величины, например, s может быть числом от 1 до 100. Индекс р может иметь значение по меньшей мере 1, например по меньшей мере 5. Индекс р, кроме того, часто имеет значение менее 300, например менее 100, или менее чем 50 (например, 20 или менее). Величина индекса р может изменяться между некоторыми комбинациями данных величин, включая изложенные величины, например, р может иметь величину более 50. Диспергирующий агент пигмента часто имеет величину среднечисленной молекулярной массы (Мп) от 250 до 40000, например от 1000 до 30000, или от 2000 до 20000, определяемой гельпроникающей хроматографией с использованием полистироловых стандартов.
Символ Ф общей формулы (I) является, или получен из, остатком инициатора, использованного в изготовлении диспергирующего агента пигмента контролируемой радикальной полимеризацией, и не содержит радикальных переносимых групп инициатора. Например, когда диспергирующий агент пигмента инициируется в присутствии хлорида толуолсульфонила, символ Ф, более точно Ф- является остатком,
Символ Ф может также представлять производное остатка инициатора.
В основной формуле (I), Т является, или получен из радикально переносимой группы инициатора ПАРП. Остаток радикально переносимой группы может быть (а) оставлен в диспергирующем агенте пигмента, (б) удален или (в) химически изменен в другое соединение. Радикально переносимая группа может быть удалена замещением нуклеофильным соединением, например щелочным металлалкоксилатом. Когда остатком радикально переносимой группы является, например, цианогруппа (-CN), она может быть превращена в амидную группу или группу карбоновой кислоты способами, известными в данной области.
Другие подходящие диспергирующие агенты включают в себя Solsperse® 32500 и Solsperse® 5000, доступные от Lubrizol Corporation of Wickliffe, Ohio, Disperbyk 2050, доступные от Byk Additives & Instruments of Wesel, Germany, или Solsperse® 27000 (используется в водосодержащих системах), доступный от Lubrizol Corporation.
Диспергирующий агент пигмента обычно присутствует в краске в количестве по меньшей мере 0,1% мас., например по меньшей мере 0,5% мас., или, в некоторых случаях, по меньшей мере 1% мас., в расчете на общую массу краски. Диспергирующий агент также часто присутствует в краске в количестве менее 65% мас. или менее чем 40% мас. в расчете на общую массу краски. Количество диспергирующего агента пигмента, присутствующего в краске, может изменяться между любыми комбинациями указанных величин, включая указанные величины.
Поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент часто присутствует в краске в количестве по меньшей мере 0,5% мас., или по меньшей мере 5% мас., и/или по меньшей мере 10% мас., в расчете на общую массу краски. Поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент также обычно присутствует в краске в количестве менее 90% мас., или менее 50% мас., или менее чем 20% мас., в расчете на общую массу краски. Количество поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента, присутствующего в краске, может изменяться между любыми комбинациями указанных величин, включая указанные величины.
Поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент и диспергирующий агент пигмента обычно вместе присутствуют в краске в общем количестве от 20% мас. до 80% мас., например от 30% мас. до 70% мас., или от 40% мас. до 60% мас. % мас. рассчитаны на общую массу поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента и диспергирующего агента пигмента. Массовое соотношение поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента и диспергирующего агента пигмента обычно составляет от 0,1:1 до 100:1, например от 0,2:1 до 5:1, или от 0,5:1 до 2:1.
Краска также часто содержит по меньшей мере один органический растворитель. Классы органических растворителей, которые могут присутствовать, включают, но не ограничены, ксилол, толуол, спирты, например метанол, этанол, n-пропанол, изопропанол, n-бутанол, вторичный бутиловый спирт, трет-бутиловый спирт, изобутиловый спирт, фурфуриловый спирт и тетрагидрофуриловый спирт; кетоны или кетоспирты, например ацетон, метилэтилкетон и диацетоновый спирт; простые эфиры, например простой диметиловый эфир и простой метилэтиловый эфир; циклические простые эфиры, например тетрагидрофуран и диоксан; сложные эфиры, например этилацетат, этиллактат, карбонат этилена и карбонат пропилена; многоатомные спирты, например этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, глицерин, 2-метил-2,4-пентандиол и 1,2,6-гексантриол; простые эфиры алкиленгликолей, функционализированные гидроксильной группой, например простой бутиловый эфир 2-гидроксиэтилена, простой гексиловый эфир 2-гидроксиэтилена, простой метиловый эфир 2-гидроксипропила, и простой фениловый эфир 2-гидроксипропила; азотсодержащие циклические соединения, например пирролидон, N-метил-2-пирролидон и 1,3-диметил-2-имидазолидинон, и серосодержащие соединения, такие как тиогликоли, диметилсульфоксид и тетраметиленсульфон.
Краска может быть приготовлена методами, известными специалистам в данной области техники. Такие известные способы обычно включают применение высокоэнергетических смесителей или измельчителей, таких как шаровая мельница или измельчающая среда (например, песочные дробилки), как описано ранее в данном документе.
В некоторых способах осуществления настоящего изобретения, второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент вводят в состав для покрытия с помощью дисперсии пигмента. Как использовано в данном документе, «дисперсия пигмента» относится к композиции пигмента в измельченной смоле (которые могут быть такими же или отличаться от пленкообразующего смолообразного связующего или диспергирующего агента, описанных ранее по отношению к краске). Так как дисперсия пигмента может, но не обязательно, включать диспергирующий агент пигмента (такой как описанные ранее по отношению к краске), она может считаться отличающейся от ранее описанной краски.
В некоторых способах осуществления, такая дисперсия пигмента имеет матовость по меньшей мере 10%, например по меньшей мере 12%, по меньшей мере 15%, или, в некоторых случаях, по меньшей мере 20%. Дисперсия пигмента, имеющая высокую матовость, часто содержит поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, который не имеет наноразмеров. Кроме того, такая дисперсия пигмента часто по существу не содержит поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, которые имеют наноразмеры. Под «по существу не содержат» подразумевается, что не более чем 10% мас., например не более 5% мас., или, в некоторых случаях, не более 1% мас. поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, присутствующих в дисперсии пигмента, являются наноразмерными. Такие краски могут быть приготовлены размельчением массы органических пигментов в измельчающей среде, имеющей размер частиц по меньшей мере 0,5 мм, например по меньшей мере 1,0 мм, и, в некоторых случаях, около 1,2 мм или больше. Дисперсия пигмента содержит частицы пигмента, которые часто измельчены в высокоэнергетическом измельчителе в системе органического растворителя, такого как бутилацетат, с использованием измельченных смол (таких как пленкообразующее смоляное связующее и/или диспергирующий агент пигмента). В результате, в данных вариантах осуществления, дисперсия пигмента, имеющая высокую матовость, содержит поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, имеющий средний размер частиц по меньшей мере 200 нанометров, например по меньшей мере 300 нанометров или по меньшей мере 500 нанометров.
Размельченная смола часто присутствует в дисперсии пигмента в количестве по меньшей мере 0,1% мас., например по меньшей мере 0,5% мас., или, в некоторых случаях, по меньшей мере 1% мас. в расчете на общую массу. Измельченная смола также часто присутствует в дисперсии пигмента в количестве менее 65% мас. или менее 40% мас., в расчете на общую массу дисперсии. Количество измельченной смолы, присутствующей в дисперсии пигмента, может изменяться между любыми комбинациями указанных величин, включая указанные величины.
Второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент часто присутствует в дисперсии пигмента в количестве по меньшей мере 0,5% мас., или по меньшей мере 5% мас., и/или по меньшей мере 10% мас., в расчете на общую массу дисперсии пигмента. Поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент также обычно присутствует в дисперсии пигмента в количестве менее 90% мас., или менее чем 50% мас., или менее чем 20% мас., в расчете на общую массу дисперсии. Количество поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента, присутствующего в дисперсии пигмента может изменяться между любыми комбинациями указанных величин, включая указанные величины.
Второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент и измельченная смола обычно вместе присутствуют в дисперсии пигмента в общем количестве от 20% мас. до 80% мас., например от 30% мас. до 70% мас., или от 40% мас. до 60% мас. % мас. приведены в расчете на общую массу поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента и измельченной смолы. Массовое соотношение второго поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента к измельченной смоле обычно составляет от 0,1:1 до 100:1, например от 0,2:1 до 5:1, или от 0,5:1 до 2:1.
Дисперсия пигмента также часто содержит по меньшей мере один органический растворитель. Классы органических растворителей включают в себя, но не ограничены, теми, которые определены ранее по отношению к краске.
Дисперсия пигмента может быть приготовлена способами, известными специалистам в области техники. Такие известные способы обычно включают применение высокоэнергетических смесителей или измельчителей, таких как шаровая мельница, или измельчающая среда (например, песочные дробилки), как описано ранее.
В некоторых вариантах осуществления, массовое соотношение первого поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента и второго поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента в составе для покрытия составляет от 10:1 до 1:10, например от 1:1 до 1:10, или, в некоторых случаях, от 1:2 до 1:8.
В некоторых вариантах осуществления, общее количество поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов в составе для покрытия составляет по меньшей мере 0,1% мас., по меньшей мере 2% мас., по меньшей мере 3% мас., или, в некоторых случаях, по меньшей мере 5% мас., в расчете на общую массу твердых веществ в составе для покрытия. В некоторых вариантах осуществления, общее количество поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, присутствующих в составе для покрытия, составляет не более чем 50% мас., не более чем 25% мас. или, в некоторых случаях, не более 15% мас., или не более чем 10% мас. в расчете на общую массу твердых веществ в составе для покрытия.
В некоторых вариантах осуществления, состав для покрытия по существу не содержит, или, в некоторых случаях, совсем не содержит газовой сажи. Как используется в данном документе, термин «по существу не содержит» при использовании в отношении количества газовой сажи в составе для покрытия означает, что газовая сажа присутствует в составе в количестве не более чем 0,1% мас., в некоторых случаях не более чем 0,05% мас., в расчете на общую массу твердых веществ в составе для покрытия. Как используется в данном документе, термин «совсем не содержит» при использовании в отношении количества газовой сажи в составе для покрытия означает, что газовая сажа вообще не присутствует в составе.
При необходимости, состав для покрытия может содержать другие необязательные материалы, хорошо известные в области разработки рецептур поверхностных покрытий, например пластификаторы, антиоксиданты, световые стабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов, поглотители УФ света и стабилизаторы, сурфактанты, агенты контроля текучести, тиксотропные агенты, такие как бентонитовая глина, пигменты, наполнители, органические сорастворители, катализаторы, включая фосфоновые кислоты, и другие вспомогательные вещества по выбору.
В некоторых вариантах осуществления, составы для покрытия по настоящему изобретению предлагают отвержденное покрытие, имеющее значение степени черноты по меньшей мере 240, по меньшей мере 245 или, в некоторых случаях, по меньшей мере 250. Степень черноты цвета - это характеристика темноты цвета. Степень черноты может быть количественно определена цветовыми измерениями, полученными спектрофотометром (как описано в примерах в данном документе), и с использованием следующей формулы, как обсуждено в К. Lippok-Lohmer, Farbe+Lack, 92, p.1024 (1986):
Степень черноты = 100*(log10(Xn/X)-log10(Yn/Y)-log10(Zn/Z)).
Таким образом, требуемая черная система покрытий имеет высокое значение степени черноты. Для достижения высокого значения степени черноты, краску(-ки) и дисперсию(-и) пигментов используют в комбинации, получая черный цвет для системы покрытий по настоящему изобретению.
Было обнаружено, что некоторые составы для покрытия, описанные выше, способны создать отвержденные покрытия, которые показывают цветовую стабильность. Как используется в настоящем документе, покрытие показывает цветовую стабильность, если изменение цвета покрытия не больше чем 1ΔЕ единиц после 3000 часов QUV тестирования на долговечность (в соответствии со способом, описанном в примерах) при сравнении с покрытием до такого тестирования. Цвет отвержденного покрытия может также быть измерен, как описано в примерах в данном документе. ΔЕ рассчитывается, как описано в примерах.
Составы для покрытия, описанные выше, пригодны для использования, например, в многокомпонентных композитных системах покрытий, например, таких как грунтовое покрытие, или как окрашенный основной состав для покрытия в цвет-плюс-прозрачность системе, или как однослойное поверхностное покрытие. В некоторых вариантах осуществления, однако, вышеупомянутые композиции для покрытия используются для формирования поверхностного покрытия в многокомпонентной композитной системе покрытий, которая дополнительно содержит слой покрытия, отражающий инфракрасное излучение, нанесенный под, по крайней мере, частью поверхностного покрытия. Следует понимать, что другие различные покрывающие слои могут присутствовать в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, например, таких как бесцветный прозрачный слой покрытия, который может быть нанесен на, по меньшей мере, одну часть поверхностного покрытия. Кроме того, один или более слой покрытия может быть нанесен между поверхностным покрытием и отражающим инфракрасное излучение слоем, нанесенным под поверхностное покрытие, такой, например, как отдельно снимающаяся пленка покрытия, которая иногда используется в, например, аэрокосмических применениях. Публикация патентной заявки США №2006/0106161А1, которая включена в данный документ путем ссылки, описывает образцы покрытий такого типа, которые содержат полиамиды с концевой аминогруппой, имеющие среднечисловое значение молекулярной массы от 500 Дальтон до 100000 Дальтон. Патент США №6889924 в колонке 2, строка 10 - колонка 4, строка 65, упоминаемая часть которого включена в настоящий документ ссылкой, также описывает образцы покрытий такого типа, которые содержат нелетучие кислотные ароматические полярные органические соединения в форме свободной кислоты или соли. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, один или более слоев могут быть нанесены между подложкой отражающим инфракрасное излучение слоем, нанесенным под по меньшей мере частью поверхностного покрытия, например, такие как различные стойкие к коррозии грунтовочные слои, включающие, без ограничений, электроосажденные грунтовочные слои, известные в данной области техники.
В некоторых вариантах осуществления, отражающий инфракрасное излучение слой наносится из состава для покрытия, содержащего пленкообразующее смолистое связующее (такое, как некоторые из описанных ранее по отношению к составам для покрытия настоящего изобретения) и отражающий инфракрасное излучение пигмент. Как используется в данном документе, термин «отражающий инфракрасное излучение пигмент» относится к пигменту, который, при включении в состав для покрытия, обеспечивает отвержденное покрытие с отражением инфракрасного излучения ближней части спектра больше, чем отвержденное покрытие, нанесенное таким же образом из такого же состава, но без отражающего инфракрасное излучение пигмента. В некоторых случаях, состав для покрытия содержит отражающий инфракрасное излучение пигмент в количестве, достаточном для обеспечения отвержденного покрытия, которое имеет отражательную способность к солнечному излучению, измеряемую в соответствии с ASTM Е903-96 в интервале длины волн от 700 до 2500 нанометров, которая по меньшей мере на 10 или, в некоторых случаях, по меньшей мере на 15 процентов выше, чем у покрытия, нанесенного таким же образом из такого же состава, в котором отражающий инфракрасное излучение пигмент не присутствует.
Отражающий инфракрасное излучение пигмент может быть окрашенным или по существу бесцветным, пропускающим свет или непрозрачным. Как используется в данном документе, термин «по существу бесцветный» означает, что пигмент не имеет цвета, т.е. кривая поглощения пигмента лишена пиков поглощения в диапазоне 400-700 нанометров и отсутствует краска или цвет в отраженном или проходящем свете при рассмотрении под солнечным светом. Окрашенный отражающий инфракрасное излучение пигмент является отражающим инфракрасное излучение пигментом, который по существу бесцветный. Иными словами, «окрашенный» отражающий инфракрасное излучение пигмент является пигментом, который может быть поглощающим видимое излучение, как определено ниже. «Пропускающий свет» пигмент означает, что видимый свет может проходить через пигмент, рассеиваясь. «Непрозрачный» пигмент является пигментом, который не пропускает свет. Одним примером отражающего инфракрасное излучение пигмента, который может быть пропускающим свет и по существу бесцветным (при использовании в небольших достаточных количествах в покрытии) является пигмент Solarflair 9870, коммерчески доступный от Merck KGaA of Darmstadt, Германия. Данный коммерчески доступный пигмент является также примером интерферентного пигмента (описано ниже), который содержит слюдяную подложку, которая покрыта диоксидом титана.
Примеры подходящих окрашенных и/или непрозрачных отражающих инфракрасное излучение пигментов включают, например, некоторые из различных металлов и металлических сплавов, неорганических оксидов и интерферентные пигменты. Образцы цветов включают, например, белый, как в случае с диоксидом титана, коричневый, как в случае с железной титановой коричневой шпинелью; зеленый, как в случае с оксидом хрома зеленым; красный, как в случае с оксидом железа красным; желтым, как в случае с титанатом хрома желтым и титанатом никеля желтым; голубым и фиолетовым в случае с известным TiO2, покрывающим хлопья слюды.
Подходящие металлы и металлические сплавы включают, например, алюминий, хром, кобальт, железо, медь, марганец, никель, серебро, золото, железо, олово, цинк, бронзу, латунь, включая их сплавы, такие как цинк-медные сплавы, цинк-оловянные сплавы, и цинк-алюминиевые сплавы, среди прочих. Некоторые специфические примеры включают в себя никель-сурьма-титан, никель-ниобий-титан, хром-сурьма-титан, хром-ниобий, хром-вольфрам-титан, хром-железо-никель, хром-оксид железа, оксид хрома, титанат хрома, марганец-сурьма-титан, феррит марганца, хром зеленый-черный, титанат кобальта, хромиты, или фосфаты, кобальт-магний, и алюминиты, оксид железа, феррит железа-кобальта, железа-титана, феррит цинка, хромит цинка-железа, хромит меди, а также их комбинации.
Часто такие пигменты находятся в форме тонких хлопьев. Например, часто подходящими являются «листовидные» алюминиевые хлопья. Как используется в данном документе, термин «тонкие хлопья» означает, что частица имеет отношение ширины к толщине (называемое аспектное отношение), которое равно по меньшей мере 2, и часто находится в диапазоне от 10 до 2000, например от 3 до 400, или, в некоторых случаях, от 10 до 200, включая в себя от 10 до 150. Как таковые, частицы в виде «тонких хлопьев» являются частицами, имеющими в основном плоскую структуру. В некоторых случаях, такие хлопья могут иметь осажденное на них покрытие, как, например, в случае с покрытыми кремнием медными хлопьями.
В некоторых вариантах осуществления, такие частицы в виде тонких хлопьев имеют толщину менее чем от 0,05 микрон до 10 микрон, например от 0,5 до 5 микрон. В некоторых вариантах осуществления, такие частицы в виде тонких хлопьев имеют максимальную ширину от 10 до 150 микрон, например от 10 до 30 микрон.
В некоторых вариантах осуществления, частицы в виде тонких хлопьев содержат скругленные углы и гладкую и плоскую поверхность, в противоположность зубчатым краям. Хлопья, имеющие угловатые края и шероховатую поверхность, известны в данной области как «кукурузные хлопья». С другой стороны, хлопья, отличающиеся более скругленными углами, гладкой, плоской поверхностью, известны как хлопья «серебряный доллар».
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, тонкие хлопья частиц металла или металлических сплавов, содержащие скругленные углы, имеют максимальную ширину не более чем 25 микрон, например от 10 до 15 микрон, при измерении в соответствии с ISO 1524.
Дополнительные подходящие металлические пигменты включают окрашенные металлические пигменты, такие как те, в которых окрашенный пигмент химически адсорбирован на поверхности металлического пигмента. Такие окрашенные металлические пигменты описаны в патенте США №5037745 в колонке 2, строка 55 - колонка 7, строка 54, которые включены в данный документ в виде ссылки. Некоторые такие окрашенные металлические пигменты также коммерчески доступны и включают пигменты, доступные от U.S. Aluminum, Inc., Flemington, NJ, под торговым названием FIREFLAKE. В некоторых вариантах осуществления, прозрачный для инфракрасного излучения пигмент, например основанные на перилене пигменты, описанные ниже, могут быть химически адсорбированы на поверхности металлического пигмента, для обеспечения темности, иногда до степени черноты, окрашенного отражающего инфракрасное излучение металлического пигмента.
Подходящие неорганические оксиды, содержащие отражающие инфракрасное излучение пигменты, включают, например, оксид железа, пигмент оксид титана (TiO2), композитные оксидные системы пигментов, слюдяной, покрытый оксидом титана, пигмент, слюдяной, покрытый оксидом железа, пигмент, и пигмент оксид цинка, среди многих других.
В некоторых вариантах осуществления, отражающий инфракрасное излучение пигмент показывает большее отражение в ближней инфракрасной области длин волн (от 700 до 2500 нанометров), чем в видимой области (от 400 до 700 нанометров). В некоторых вариантах осуществления, отношение отражаемости в ближней инфракрасной области к отражаемости в видимой области больше чем 1:1, например по меньшей мере 2:1, или, в некоторых случаях, по меньшей мере 3:1. Некоторые интерферентные пигменты являются образцами таких отражающих инфракрасное излучение пигментов.
Как используется в данном документе, термин «интерферентный пигмент» относится к пигменту, имеющему многослойную структуру, имеющему чередующиеся слои материала с различным индексом рефракции. Подходящие светоинтерферентные пигменты включают, например, пигменты, содержащие подложку из, например, слюды, SiO2, Al2O3, TiO2 или стекла, которая покрыта одним или более слоем, например, диоксида титана, оксида железа, титан-оксидом железа или оксидом хрома или их комбинацией, или пигменты, содержащие комбинацию из металла и оксида металла, например, таких как алюминий, покрытый слоями оксида железа и/или слоями диоксида кремния.
В некоторых вариантах осуществления, отражающий инфракрасное излучение пигмент присутствует в составе для покрытия, из которого наносится слой отражающего инфракрасное излучение пигмента, в количестве по меньшей мере 1% мас., по меньшей мере 2% мас., по меньшей мере 3% мас., или, в некоторых случаях, по меньшей мере 5% мас., по меньшей мере 6% мас. или по меньшей мере 10% мас. в расчете на общую массу твердых веществ в составе для покрытия. В некоторых вариантах осуществления, отражающий инфракрасное излучение пигмент присутствует в вышеприведенных составах для покрытия в количестве не более чем 50% мас., не более чем 25% мас. или, в некоторых случаях, не более чем 15% мас. в расчете на общую массу твердых веществ в составе для покрытия. Часто отражающий инфракрасное излучение пигмент присутствует в вышеприведенных составах для покрытия в количестве более чем 5% мас. в расчете на общую массу состава для покрытия, например более чем от 5% до 15% мас. в расчете на общую массу состава для покрытия.
В некоторых вариантах осуществления, системы покрытий по настоящему изобретению показывают TSR по меньшей мере 15%, например, по меньшей мере 20%, или, в некоторых случаях, по меньшей мере 30%, измеренных в соответствии с ASTN Е903-96 при длине волн от 700 до 2500 нанометров.
Подложка, на которую могут быть нанесены составы для покрытия и системы покрытий, описанные ниже, могут иметь различную форму и могут быть изготовлены из множества материалов. В некоторых вариантах осуществления, подложка имеет форму среди прочего (1) автомобильного компонента, такого как передняя или задняя металлическая панель, кожа или материал сидений, пластиковые компоненты, такие как приборные панели или рулевые колеса, и/или другие поверхности интерьера кабины; (2) аэрокосмического компонента, такого как передняя панель самолета (которая может быть металлической, например алюминиевой или из сплава алюминия, или произведена, например, из полимерных композитных материалов), кожа, пластик или материал сидений, и передняя панель, включая контрольные панели и подобные им; (3) компонента зданий, например наружные панели и материалы крыши; и (4) индустриального компонента.
Подходящие для подложки материалы включают, например, целлюлозосодержащие материалы, включая бумагу, картон, тонкий картон, фанеру и спрессованные древесноволокнистые плиты, твердую древесину, мягкую древесину, однослойную фанеру, древесностружечную плиту, доски из прессованных опилок, ориентировано-стружечные плиты и древесноволокнистые плиты. Такие материалы могут быть выполнены целиком из дерева, например сосны, дуба, клена, красного дерева, вишни, и подобных им. В некоторых случаях, впрочем, материалы могут содержать дерево в комбинации с другими материалами, такими как материалы из смол, например композиты дерево/смола, такие как фенольные композиты, композиты из древесных волокон и термопластичных полимеров, и деревянные композиты, укрепленные цементом, волокнами или пластиковой обшивкой.
Подходящие металлические подложки включают, но не ограничены: фольгу, листы, или заготовки, изготовленные из холоднокатаной стали, нержавеющей стали и стали, поверхностно обработанной металлическим цинком, соединениями цинка и сплавами цинка (включая электрооцинкованную сталь, оцинкованную способом горячего погружения сталь, оцинкованную и отожженную сталь, и сталь с покрытием цинковым сплавом), медь, магний, и их сплавы, алюминиевые сплавы, цинк-алюминиевые сплавы, такие как GALFAN, GALVALUME, сталь с покрытием из алюминия и алюминиевых сплавов, нанесенные на подложку из стали, также могут быть использованы. Стальные подложки (такие, как холоднокатаная сталь или любые из стальных подложек, перечисленных ниже), покрытые способными к сварке, обогащенными цинком или фосфидом железа органическими покрытиями, также подходят. Такие способные к сварке составы для покрытия показаны, например, в патентах США №4157924 и 4186036. Холоднокатаная сталь также подходит, когда она предварительно обработана, например, раствором, выбранным из группы, состоящей из раствора фосфата металла, водного раствора, содержащего по меньшей мере один металл групп IIIB или IVB, растворы органических фосфатов, растворы органических фосфонатов и их комбинации. Кроме того, подходящие металлические подложки включают серебро, золото и их сплавы.
Неограничивающими примерами подходящих силикатных подложек являются стекло, фарфор и керамика.
Неограничивающими примерами подходящих полимерных подложек являются полистирол, полиамиды, сложные полиэфиры, полиэтилен, полипропилен, меламиновые смолы, полиакрилаты, полиакрилонитрилы, полиуретаны, поликарбонаты, поливинилхлорид, поливиниловые спирты, поливинилацетаты, поливинилпирролидоны и соответствующие сополимеры и блок-сополимеры, биоразрушаемые полимеры и природные полимеры, такие как желатин.
Неограничивающими примерами подходящих текстильных подложек являются волокна, пряжа, нити, трикотаж, ткань, нетканые материалы и швейные изделия, выполненные из сложного полиэфира, модифицированного сложного полиэфира, смесовых полиэфирных тканей, нейлона, хлопка, смесовых хлопчатобумажных тканей, джут, льняное полотно, пенька и рами, вискоза, шерсть, шелк, полиамид, смесовые полиамидные ткани, полиакрилонитрил, триацетат, ацетат, поликарбонат, полипропилен, поливинилхлорид, микроволокна полиэфира и стекловолокнистая ткань.
Неограничивающими примерами подходящих кожаных подложек являются зернистая кожа (например, наппа из овец, коз или коров и ячеистая кожа от телят или коров), замшевая кожа (например, велюровая кожа из овец, коз или телят и охотничьих животных), расщепленные велюры (например, из кожи коров или телят), одежная кожа и нубук, дополнительно также шерстяные шкуры и пушнина (например, меховая замшевая кожа). Кожа может продублена различными принятыми способами, в особенности растительными, минеральными, синтетическими или комбинированными дубящими веществами (например, хромовое дубление, циркониевое дубление, алюминиевое дубление или полухромовое дубление). При желании, кожа может также быть повторно продублена; для повторного дубления могут быть использованы дубящие агенты, обычно употребляемые для повторного дубления, например минеральные, растительные или синтетические дубильные агенты, например хромовые, циркониевые или алюминиевые производные, квебрахо, экстракты каштана или мимозы, ароматические синтаны, полиуретаны, (со)полимеры соединений (мет)акриловой кислоты или меламина, дицианодиамид и/или мочевина/формальдегидные смолы.
Неограничивающие примеры подходящих сжимаемых подложек включают пенные подложки, у которых полимерные пузыри, заполненные жидкостью, полимерные пузыри, заполненные воздухом и/или газом, и/или полимерные пузыри, заполненные плазмой. Как использовано в данном документе, термин «пенные подложки» означает полимерный или натуральный материал, который содержит открытоячеистые пены и/или закрытоячеистые пены. Как использовано в данном документе, термин «открытоячеистые пены» означает, что пена содержит множество несоединяющихся воздушных камер. Как использовано в данном документе, термин «закрытоячеистые пены» означает, что пена содержит серию дискретных закрытых пор. Примеры пенных подложек включают в себя, но не ограничены: полистироловые пены, полиметакрилимидные пены, поливинилхлоридные пены, полиуретановые пены, полипропиленовые пены, полиэтиленовые пены и полиолефиновые пены. Примеры полиолефиновых пен включают, например, полипропиленовые пены, полиэтиленовые пены и/или этиленвинилацетатные (ЭВА) пены. ЭВА пены могут включать в себя плоские листы, или плиты, или отлитые из ЭВА формы, такие как обувные подошвы. Различные типы ЭВА пен могут иметь поверхности с пористостью различного типа. Отлитые ЭВА могут содержать плотную поверхность или «кожу», тогда как плоские листы или плиты могут показать пористую поверхность.
Составы для покрытия, из которых наносится каждое из описанных выше покрытий, может быть нанесено на подложку различными способами, включая окунание или погружение, распыление, прерывистое распыление, окунание с последующим распылением, распыление с последующим окунанием, нанесение щеткой или покрытие валиком, среди прочих способов. В некоторых вариантах осуществления, однако, составы для покрытия наносятся распылением и, соответственно, такие составы часто имеют вязкость, которая подходит для нанесения распылением в условиях окружающей среды.
После нанесения состава для покрытия на подложку предусмотрена коалесценция для формирования в основном непрерывной пленки на подложке. Обычно толщина пленки может быть от 0,01 до 20 милов (около от 0,25 до 508 микрон), например от 0,01 до 5 милов (около от 0,25 до 127 микрон), или, в некоторых случаях, от 0,1 до 2 милов (около от 2,54 до 50,8 микрон). Способ создания пленки покрытия в соответствии с настоящим изобретением содержит нанесение состава для покрытия на поверхность подложки или изделия, на которое должно быть нанесено покрытие, коалесценцию состава для покрытия для формирования в основном непрерывной пленки и затем отверждения полученного таким образом покрытия. В некоторых вариантах осуществления, отверждение таких покрытий может включать испарение при температуре окружающей среды или повышенной температуре, с последующим термическим отверждением. В некоторых вариантах осуществления, отверждение может проводиться, например, при температуре окружающей среды от 20°С до 175°С.
Следующие примеры, иллюстрирующие изобретение, не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение в его деталях. Все части и проценты в примерах, так же как в описании, даны по массе, если не указано иначе.
Примеры
Примеры 1-7. Приготовление дисперсии пигмента.
Примеры 1-5 проводятся с использованием способов и оборудования для создания низкоматовых красок. Примеры 6 и 7 приготовляют дисперсии пигмента, имеющие высокую матовость.
Пример 1
Paliogen Black L 0086 измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 0,5 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 2
Lumogen Black FK 4280 измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 0,5 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 3
Pigment Yellow 139 (PY 139) измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 0,3 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 4
Pigment Red 179 (PR 179) измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на Drais Advantis® мельницы (Buhler AG) с использованием 0,3 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 5
Pigment Blue 15:3 (РВ 15:3) измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 0,3 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 6
Paliogen Black L 0086 измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 1,2-1,7 мм Zirconox® мелящей среды (Jyoti Ceramic Industries Pvt. Ltd.) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Пример 7
Lumogen Black FK 4280 измельчили и диспергировали в мельнице на основе формулы, показанной в таблице 1, на QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием 0,5 мм YTZ® мелящей среды (Tosoh Corporation) до финального процента матовости, значение показано в таблице 2.
Примеры 8-12. Составы для покрытий.
Составы для покрытия приготовляют с использованием ингредиентов и количеств, перечисленных в таблице 3. Покрытия созданы так, что общий процент массы пигмента в общей нелетучей части краски производит черное покрытие, которое визуально скрыто при опускании вниз по черно-белой диаграмме скрытости, например, такой как бесконтактная (brushout) карты РА-2857 (доступна от BYK Gardner). Компоненты 1, 2 и 3 смешивают при перемешивании. Компоненты 4 и 5 вначале смешивают и добавляют к другим компонентам непосредственно перед нанесением.
Состав для покрытия по примерам 8-12 наносили распылением, получая сухую пленку толщиной приблизительно 2 мила с использованием HVLP типа распылителя, на покрытые 2024 ТЗ плоские алюминиевые тестовые панели. Система покрытий на панелях, перед нанесением состава примера, состоит из следующих слоев: (1) 0,6-1,2 милов Desoprime™ СА7501 нехромированная эпоксидная грунтовка, коммерчески доступная от PPG Industries; (2) 0,3-0,5 милов F565-4010 промежуточное покрытие, выборочно удаляемый слой, коммерчески доступный от PPG Industries; (3) 2,0-3,0 милов Desothane®HS СА8000 В70846 Gloss White верхнее покрытие, коммерчески доступное от PPG Industries.
Тестовым панелям по примерам 8-12 позволили отверждаться при условиях окружающей среды в течение 1 недели. Цвет измерялся на панелях с использованием как BYK-mac многоракурсного спектрофотометра (BYK Instruments) для определения степени черноты, так и GretagMacBeth™ Color-Eye® 2145 (X-Rite Incorporated) для определения CIELAB цвета с использованием D65 освещения и 10° обозревателя. Они были также измерены на процент полного отражения солнечного излучения (% TSR) с использованием LAMBDA 9 ультрафиолетового/видимого/ближнего инфракрасного спектрометра (PerkinElmer Inc.). Часть панелей обрезали и помещали в моделирующую QUV/se ускоренную погодную камеру (Q-Lab Corporation) для испытания на долговечность с использованием следующих циклических условий: UVB-313 на 8 часов при интенсивности 0,66 Вт/м2 выдерживают при 70°С, следующие 4 часа конденсирует влагу при 50°С. После приблизительно 3000 часов экспозиции цвет повторно мерили с использованием Color-Eye® и сравнивали с начальными CIELAB результатами. Разницы величин степени черноты, процент TSR и цвета для L*, а* и b* после QUV испытаний обобщены в таблице 4.
Пример 12 иллюстрирует преимущества настоящего изобретения. Пример 12 имел, в общем, 4% мас. пигмента в нелетучей части покрытия. 85% мас. всего пигмента приходится на высокоматовую пигментную эмульсионную краску по примеру 6, тогда как 15% мас. всего пигмента приходится на низкоматовую краску примера 2. Смешиванием данных двух дисперсий пигментов возможно достичь покрытия, которое использует высокоматовую дисперсию пигмента с поглощающим видимый свет, прозрачным для инфракрасного спектра пигментом как основной базы для производства покрытия с высокой чернотой, сниженной общей изменяемостью цвета в тесте на долговечность и этим скрывает нижележащие покрытия с низкой концентрацией пигмента добавлением дисперсии пигмента с относительно небольшим количеством низкоматовой краски. Изучение начальных обработанных распылением тестовых панелей также показывает другое важное преимущество смеси. Хотя при достаточно высокой концентрации и толщине пленки проявляется черный, Paliogen L 0086 на самом деле - зеленый пигмент. Подобным образом, хотя при достаточно высокой концентрации и толщине пленки проявляется черный, Lumogen FK 4280 на самом деле фиолетовый пигмент. Области небольшой толщины пленки и углы тестовых панелей поэтому проявляют зеленый и фиолетовый вместо черного. Однако при смешивании красок покрытие закрыто нейтральными величинами а* и b* цветовых показателей, так что углы и области тонких пленок проявляют черный. Это показано в таблице 5, где пример 12 имеет а* и b* величины, близкие к нулю, при измерении на GretagMacBeth™ Color-Eye® 2145 (X-Rite Incorporated) с использованием D65 освещения и 10° обозревателя.
Примеры 13-18. Составы для покрытия
Составы для покрытия изготовлены с использованием ингредиентов и количеств, перечисленных в таблице 6. Покрытия созданы так, что общий процент веса пигмента в общей нелетучей части краски производит черное покрытие, которое визуально скрыто при опускании вниз по черно-белой диаграмме скрытости, например, такой как бесконтактная (brushout) карты РА-2857 (доступны от BYK Gardner). Компоненты 1, 2 и 3 смешивают вместе перемешиванием. Компоненты 4 и 5 вначале смешивают и добавляют к другим компонентам непосредственно перед нанесением.
Примеры 13-18 вместе с примерами 8, 10 и 11 получены опусканием вниз с использованием №78 стержневого аппликатора мокрой пленки (доступного от Paul N. Gardner Company, Inc.) через черно-белую бесконтактную (brushout) карту РА-2857 (доступной от BYK Gardner). Цвет был измерен через белую часть карты, используя BYK-mac многоракурсного спектрофотометра с результатами величин степени черноты, доложенными в таблице 7.
Примеры 8, 13, 14, 15 и 10 иллюстрируют эффект смешивания стандартной Paliogen L 0086 дисперсии пигмента со стандартной Lumogen FK 4280 дисперсией пигмента, где весовое соотношение пигментов равно 3:1 для примера 13; 1:1 для примера 14 и 1:3 для примера 15. Примеры 8, 16, 17, 18 и 11 показывают аналогичные результаты при сопоставлении со стандартной Paliogen L 0086 дисперсией пигмента с низкоматовой тонировкой Lumogen FK 4280. Хотя оба сравнения показывают, что существует преимущество в высоких значениях степени черноты при смешивании двух пигментов, степень черноты имеет тенденцию становиться лучше, чем >250. Достичь высоких значений степени черноты стало возможным добавлением низкоматовой краски Lumogen FK 4280 к стандартной Paliogen L 0086 дисперсии пигмента. Несмотря на то, что измерялась только величина степени черноты, ожидается, что результаты исследований процента TSR, цветовой стабильности и цвета в областях низкой толщины пленки будут сходными с примерами в таблицах 4 и 5. В особенности, ожидается, что цветовая долговечность примеров 16-18 должна превосходить цветовую долговечность примера 11.
Примеры 19-24. Составы для покрытия
Составы для покрытия приготовлены с использованием ингредиентов и количеств, перечисленных в таблице 8. Покрытия созданы так, что общий процент веса пигмента в общей нелетучей части краски производит черное покрытие, которое визуально скрыто при опускании вниз по черно-белой диаграмме скрытости, например, такой как бесконтактная (brushout) карты РА-2857 (доступны от BYK Gardner). Компоненты 1, 2 и 3 смешивают вместе перемешиванием. Компоненты 4 и 5 вначале смешивают и добавляют к другим компонентам непосредственно перед нанесением.
Примеры 19-24 вместе с примерами 8 и 9 получены опусканием вниз с использованием №78 стержневого аппликатора мокрой пленки (доступного от Paul N. Gardner Company, Inc.) через черно-белую бесконтактную (brushout) карту РА-2857 (доступной от BYK Gardner). Цвет был измерен через белую часть карты, используя BYK-mac многоракурсного спектрофотометра с результатами величин степени черноты, доложенными в таблице 9.
Примеры 8, 19, 20 и 21 и примеры 22, 23, 24 и 9 демонстрируют, что низкоматовая оттеночная дисперсия пигмента не должна быть ограничена черным периленовым пигментом. Пример 21 является смесью низкоматовых красок, объединенных для обеспечения смеси пигментов, состоящих из 10,7% мас. желтого пигмента 139, 21,4% мас. красного пигмента 179 и 67,9% мас. голубого пигмента 15:3, в расчете на общую массу пигментов, с общей концентрацией пигментов 4,5% мас. от общего количества нелетучих веществ в краске, для получения черного покрытия. Пример 19 является смесью высокоматовой дисперсии пигмента Paliogen L 0086 с 65% мас. пигмента, с низкоматовой «комбинацией» черного с 35% мас., тогда как пример 20 является смесью 35% мас. высокоматовой дисперсии пигмента Paliogen L 0086 с 65% мас. низкоматовой «комбинации» красок. Аналогично, пример 22 получен смешиванием коммерчески доступных высокоматовых стандартных дисперсий, состоящих из 10,7% мас. желтого пигмента 139, 21,4% мас. красного пигмента 179 и 67,9% мас. голубого пигмента 15:3, в расчете на общую массу пигментов. Примеры 23 и 24 являются смесями высокоматовой «комбинации» черного с низкоматовой краской Paliogen L 0086 в весовом отношении 65/35 и 35/65, соответственно. В обоих случаях низкоматовой «комбинации» черного и низкоматового Paliogen L 0086 промежуточные смеси представлены примерами 19, 21, 23 и 24, демонстрирующими более высокие значения степени черноты, чем высокоматовые начальные разработки примеров 8 и 22. Хотя измерялись только величины степени черноты, можно ожидать, что результаты исследований процента TSR, цветовой стабильности и цвета в областях низкой толщины пленки будут сходными с примерами в таблицах 4 и 5. В особенности, ожидается, что цветовая долговечность примеров 19 и 20 должна превосходить цветовую долговечность примеров 8 и 21. Также ожидается, что цветовая долговечность примеров 22-24 должна быть сходной и должна превосходить цветовую долговечность примера 9.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что могут быть сделаны изменения изобретения без отклонения от концепции, раскрытой в вышеприведенном описании. Такие изменения должны рассматриваться как включенные в следующую формулу изобретения, если только в формуле изобретения определенно не установлено иное. Соответственно, подробные варианты осуществления, описанные в деталях в этом документе, являются только иллюстративными и не ограничивают объем изобретения, который должен определяться всей широтой формулы изобретения и всех эквивалентов.
Изобретение относится, главным образом, к составам для покрытия, которые пропускают инфракрасное излучение и демонстрируют стабильность цвета. Изобретение также относится к отвержденным покрытиям, нанесенным на подложку, а также способам, пригодным для использования составов для покрытия. Состав для покрытия включает в себя первую краску, имеющую низкую матовость, и вторую краску, имеющую высокую матовость. Краски включают в себя видимые, прозрачные для инфракрасного спектра пигменты. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 табл., 24 пр.
1. Состав для покрытия, содержащий:
(a) пленкообразующее смоляное связующее;
(b) первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент; и
(c) второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, отличный от первого поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента,
причем отвержденное покрытие, нанесенное из указанного состава:
(i) имеет степень черноты по меньшей мере 240, и
(ii) показывает изменение цвета не более чем 1ΔЕ пункт после 3000 часов QUV тестирования на долговечность.
2. Состав для покрытия по п.1, в котором значение степени черноты равно по меньшей мере 250.
3. Состав для покрытия по п.1, в котором и первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, и второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент содержат перилен.
4. Состав для покрытия по п.1, в котором первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент имеет средний размер частиц не более чем 100 нм.
5. Состав для покрытия по п.4, в котором второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент имеет средний размер частиц по меньшей мере 200 нм.
6. Состав для покрытия по п.1, в котором массовое соотношение первого поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента ко второму поглощающему видимый свет, прозрачному для инфракрасного спектра пигменту составляет от 10:1 до 1:10.
7. Состав для покрытия по п.6, в котором массовое соотношение составляет от 1:2 до 1:8.
8. Способ использования состава для покрытия по п.1, содержащий нанесение состава для покрытия на по меньшей мере часть отражающего инфракрасное излучение слоя покрытия, содержащего пленкообразующее смоляное связующее и отражающий инфракрасное излучение пигмент.
9. Состав для покрытия, содержащий:
(a) краску, имеющую матовость не более чем 5% и содержащую первый поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент; и
(b) дисперсию пигмента, содержащую второй поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, отличный от первого поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента.
10. Состав для покрытия по п.9, в котором состав производит покрытие, имеющее значение степени черноты по меньшей мере 240.
11. Состав для покрытия по п.9, в котором краска имеет матовость не более чем 3%.
12. Состав для покрытия по п.11, в котором краска имеет матовость не более чем 1%.
13. Состав для покрытия по п.9, в котором дисперсия пигмента имеет матовость по меньшей мере 10%.
14. Состав для покрытия по п.11, в котором дисперсия пигмента имеет матовость по меньшей мере 15%.
15. Состав для покрытия по п.12, в котором дисперсия пигмента имеет матовость по меньшей мере 20%.
16. Состав для покрытия по п.9, в котором и краска и дисперсия пигмента содержат поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, содержащий перилен.
17. Состав для покрытия по п.9, в котором краска содержит поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, имеющий первоначальный средний размер частиц не более чем 100 нм.
18. Состав для покрытия по п.17, в котором краска по существу не содержит поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента, имеющего средний размер частиц более чем 100 нм.
19. Состав для покрытия по п.9, в котором дисперсия пигмента содержит поглощающий видимый свет, прозрачный для инфракрасного спектра пигмент, имеющий средний размер частиц по меньшей мере 200 нм.
20. Состав для покрытия по п.19, в котором дисперсия пигмента по существу не содержит поглощающих видимый свет, прозрачных для инфракрасного спектра пигментов, имеющих средний размер частиц не более чем 100 нм.
21. Состав для покрытия по п.1, в котором массовое соотношение первого поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента и второго поглощающего видимый свет, прозрачного для инфракрасного спектра пигмента в составе для покрытия составляет от 10:1 до 1:10.
22. Состав для покрытия по п.21, в котором весовое соотношение является от 1:2 до 1:8.
23. Способ использования состава для покрытия по п.9, содержащий нанесение состава для покрытия на по меньшей мере часть отражающего инфракрасное излучение слоя покрытия, содержащего пленкообразующее смоляное связующее и отражающий инфракрасное излучение пигмент.
| US 20040191540 А1, 30.09.2004 | |||
| US 2010047620 A1, 25.02.2010 | |||
| RU 2003106425 A1, 20.09.2004 | |||
| US 6017981 A1, 25.01.2000 | |||
| СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЯ, ИМЕЮЩЕГО ХОЛОДНЫЙ ТЕМНЫЙ ЦВЕТ, И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗДЕЛИЯ | 2008 |
|
RU2414307C1 |
