КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКООТСЛАИВАЮЩИХСЯ И ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к легкоотслаивающимся и химически стойким покрытиям для металлических и пластмассовых основ, а также к композициям для покрытия, необходимым для их получения. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения таких покрытий и к применению композиций для покрытия для защитных покрытий металлических и пластмассовых основ в области самолетостроения.

Уровень техники

В области самолетостроения для конструкции наружной обшивки самолета в качестве базовых конструкционных материалов используются различные металлы и металлические сплавы. Толщина отдельных элементов, получаемых из этих базовых материалов, может быть разной и должна подбираться в зависимости от их несущей способности и конструкции самолета в целом. Кроме того, решающую роль для дальнейшей экономической эффективности самолета играет конечный вес самолета. Поэтому прилагались значительные усилия, уже на стадии конструирования самолета, чтобы позволить снизить вес отдельных элементов при сохранении их качества и стабильности. Расчеты показали, что многие элементы имеют потенциал уменьшения толщины в особых сегментах без ухудшения несущей способности или статических характеристик. Таким образом, имеется очень большой потенциал снижения полного веса самолета путем избирательного уменьшения толщины определенных сегментов элемента.

Благодаря их исключительным свойствам, таким, например, как высокая прочность и высокая коррозионная стойкость, в сочетании с гибкостью и благодаря их относительно малому весу элементы из алюминия или алюминиевых сплавов с успехом применяются в самолетостроении.

Из-за технических ограничений механическое фрезерование не применяется для корректировки толщины разных сегментов элементов конструкции. Вместо этого применяют химические фрезерные ванны. Эти химические фрезерные ванны могут быть щелочными или кислотными. Преимущественно используются щелочные фрезерные ванны. Они содержат растворы NaOH крепостью от 5% до 35% и имеют температуры в диапазоне от 60°C до 100°C. Процессы фрезерования в щелочных фрезерных ваннах обычно длятся от 4 до 6 часов. Фрезерные ванны с кислым pH обычно содержат азотную кислоту крепостью 32%, а обычная продолжительность фрезерования составляет около 30 минут.

Фрезерование проводится путем полного погружения обрабатываемых элементов во фрезерные ванны. Так как во фрезерную ванну погружается весь элемент, то есть он полностью покрывается химическими реактивами, области, которые не должны фрезероваться, необходимо защитить. Это осуществляют преимущественно с помощью покрытий, которые наносят на элемент до процесса фрезерования. Таким образом, элементы сначала покрывают целиком, а затем сегменты, которые подлежат фрезерованию, обнажают.

Композиции для покрытия, известные к настоящему времени и применяющиеся на практике для получения покрытий для применения в химических фрезерных ваннах, в основном представляют собой обычные композиции для покрытия, какие описаны, например, в патентах US 3,661,840 или US 3,544,400. Эти композиции для покрытия содержат полибутадиен, модифицированный группами OH или SH, полиизоцианаты или диамины с относительно низким содержанием нелетучей фракции, примерно 20-40%. Они имеют высокую долю легколетучих растворителей, а также очень высокое содержание наполнителей относительно содержания нелетучей фракции. Кроме того, в композиции для покрытия можно дополнительно вводить фенольные или эпоксидные смолы для улучшения адгезии покрытия.

Недостатком этих композиций для покрытия является очень высокая доля органического растворителя, который, учитывая высокую летучесть растворителей, приводит к значительным выделениям, которые, в зависимости от состава, могут быть токсичными и/или могут повлечь повышенный риск возгорания. Кроме того, чтобы достичь необходимой толщины слоя покрытия основы, часто необходим многостадийный процесс нанесения, включающий несколько периодов сушки, в результате чего весь процесс получения покрытия занимает много времени и является очень дорогостоящим. Кроме того, полученные покрытия имеют значительные дефекты качества в форме микроотверстий, "кипения" лака и/или пузырей, в результате чего невозможно обеспечить достаточную защиту нижележащей основы.

Композиции для покрытия с низкой долей растворителя и высоким содержанием твердых веществ уже известны в данной области техники. Например, документ WO97/35932 раскрывает "не содержащий растворителя двухкомпонентный легкоотслаивающийся лак для металлических поверхностей", а также способ покрытия поверхности металлических деталей, в частности, алюминиевых деталей, легкоотслаивающимся лаком. Однако эти не содержащие растворителя композиции для покрытия также имеют относительно высокое содержание наполнителей, в результате чего существенно ухудшается их стабильность при хранении. Кроме того, покрытия, известные из уровня техники, имеют также выраженную тенденцию к подповерхностной инфильтрации, что может привести к неконтролируемому отделению покрытия от основы в процессе фрезерования. Покрытия предшествующего уровня обнаруживают неоднородные подповерхностные включения, которые обычно проникают на глубину от 2 до 5 мм. Следующей проблемой покрытий, известных из уровня техники, является плохая различимость надрезов, что затрудняет целенаправленное подведение друг к другу отрезных кромок.

Задача настоящего изобретения

В основе настоящего изобретения стоит задача устранить вышеупомянутые недостатки уровня техники. Требуется, в частности, разработать композиции для покрытия, которые позволят получить легкоотслаивающееся и химически стойкое покрытие для металлических и пластмассовых основ. С точки зрения экологии, эти композиции для покрытия должны иметь как можно более низкую долю растворителей, чтобы сохранить выделение растворителя как можно более низким. Кроме того, композиции для покрытия должны позволять получать необходимую толщину слоя покрытия одностадийным способом нанесения, так что трудоемкий и дорогостоящий многостадийный процесс не требуется. Кроме того, композиции для покрытия должны иметь улучшенную стабильность при хранении.

Покрытия, полученные из указанных композиций, должны иметь улучшенное качество с точки зрения уменьшения частоты появления микроотверстий, "кипения" лака и/или пузырей, чтобы обеспечить лучшую защиту нижележащей основы. Кроме того, покрытия должны иметь сниженную склонность к приповерхностной инфильтрации в химических фрезерных ваннах, чтобы предотвратить неконтролируемое отсоединения покрытия от основы в процессе фрезерования. Следующей задачей настоящего изобретения является улучшение различимости надрезов, чтобы тем самым облегчить подведение друг к другу отрезных кромок.

Решение поставленной задачи

Неожиданно оказалось, что задачу, лежащую в основе настоящего изобретения, можно решить, разработав композицию для покрытия, содержащую по меньшей мере один связующий компонент A и по меньшей мере один отверждающий компонент B,

причем связующий компонент A содержит:

A1 по меньшей мере один простой полиэфирполиольный компонент на основе полиоксиалкиленгликоля,

A2 по меньшей мере один ароматический диамин,

A3 частицы силиконового эластомера и

A4 по меньшей мере одну полиуретанмочевину,

а отверждающий компонент B содержит:

B1 по меньшей мере один содержащий уретановые группы компонент, содержащий неблокированные изоцианатные группы и

B2 по меньшей мере один ароматический диизоцианат на основе метилендифенилизоцианата,

причем

отверждающий компонент B имеет содержание неблокированных изоцианатных групп от 10 до 30 вес.%, и

содержание твердых веществ в композиции для покрытия превышает 95 вес.%.

Предлагаемые изобретением композиции для покрытия содержат по меньшей мере один связующий компонент A и по меньшей мере один отверждающий компонент B. Несмотря на принятые обозначения "связующий компонент A" и "отверждающий компонент B", собирательный термин "связующее" в контексте настоящего изобретения означает нелетучую фракцию (= твердая фаза) материала покрытия без пигментов и наполнителей. Таким образом, к связующим относятся, например, также сшивающие агенты, какие содержатся, например, в отверждающем компоненте B, и добавки, такие, например, как смачивающие агенты и/или диспергаторы, пеногасители, добавки, повышающие текучесть, модификаторы реологических свойств или катализаторы, при условии, что они являются нелетучими в условиях определения содержания связующего. Содержание связующего в материале покрытия определяется способом экстракции в аппарате Сокслета (ISO 13944:2012; ноябрь 2012).

Содержание твердых веществ в композиции для покрытия определяется в соответствии с ISO 3251:2008 путем сушки 1 г композиции в течение 60 минут при 105°C. Оставшуюся после сушки нелетучую фракцию делят на исходный вес и получают процентное содержание твердых веществ в композиции для покрытия.

Согласно изобретению, содержание твердых веществ в композиции для покрытия больше 95 вес.%. Предпочтительно, содержание твердых веществ превышает 97 вес.%, особенно предпочтительно оно больше 98 вес.% и в высшей степени предпочтительно больше 99 вес.%.

Доля связующего в твердых веществах композиции для покрытия согласно изобретению предпочтительно составляет от 80 до 98 вес.%, особенно предпочтительно от 85 до 95 вес.%. Если доля связующего составляет 100 вес.% от содержания твердых веществ, это означает, что твердые вещества не содержат ни пигментов, ни наполнителей.

Гидроксильное число (OH-число) используемых полимеров определяется в соответствии с DIN EN ISO 4629.

Содержание изоцианатных групп в используемых полиизоцианатах определяется в соответствии с DIN EN ISO 11909.

Данные по молекулярному весу полимеров относятся к средневесовому молекулярному весу M_w. Средневесовой молекулярный вес определяется в соответствии с DIN 55672-1:2007-08.

Если не указано иное, все ссылки на стандарты относятся к действующим стандартам на дату подачи настоящего изобретения.

Все процентные данные и данные о параметрах указанных компонентов A и B и содержащихся в них ингредиентов относятся, как обычно, к конкретному рассматриваемому ингредиенту без учета фракции органического растворителя, если явно не указано иное. Если, например, композиция для покрытия согласно изобретению содержит 10 вес.% коммерческой готовой формы простого полиэфирполиола, которая содержит простой полиэфирполиол в виде раствора концентрацией 50 вес.% в растворителе, это означает, что композиция для покрытия согласно изобретению содержит 5 вес.% простого полиэфирполиола (т.е., 50 вес.% от 10 вес.%). Таким образом, растворитель, входящий в состав коммерческой готовой формы, не учитывается в процентном содержании простого полиэфирполиола, но включен во фракцию растворителя.

Связующий компонент A

Композиции для покрытия согласно изобретению содержат по меньшей мере один связующий компонент A, причем связующий компонент A содержит по меньшей мере один простой полиэфирполиольный компонент A1 на основе полиоксиалкиленгликоля, по меньшей мере один ароматический диамин A2, частицы силиконового эластомера A3 и по меньшей мере одну полиуретанмочевину A4.

Простой полиэфирполиольный компонент A1

Композиции для покрытия согласно изобретению содержат в связующем компоненте A по меньшей мере один простой полиэфирполиольный компонент A1 на основе полиоксиалкиленгликоля. Предпочтительно использовать полиоксиалкиленгликоли на основе этиленоксида и/или пропиленоксида. Простой полиэфирполиольный компонент A1 на основе полиоксиалкиленгликоля предпочтительно содержит по меньшей мере один полиоксиалкиленгликоль на основе этиленоксида и/или пропиленоксида.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления простой полиэфирполиольный компонент A1 содержит по меньшей мере один пропоксилированный полиэтиленгликоль A1.1, по меньшей мере один полипропиленгликоль A1.2, а также по меньшей мере один пропоксилированный триметилолпропан A1.3. В этом особенно предпочтительном варианте осуществления пропоксилированный полиэтиленгликоль A1.1 имеет средневесовой молекулярный вес M_w от 6000 до 7000 г/моль, а гидроксильное число полипропиленгликоля A1.2 составляет от 25 до 35 мг KOH/г.

Простой полиэфирполиольный компонент A1 предпочтительно присутствует в композиции для покрытия согласно изобретению в количестве от 8 до 76 вес.%, особенно предпочтительно от 20 до 70 вес.%, в расчете на полный вес композиции для покрытия.

Ароматический диамин A2

Композиции для покрытия согласно изобретению в связующем компоненте A содержат по меньшей мере один ароматический диамин A2.

Ароматический диамин A2 предпочтительно является моноциклическим ароматическим соединением. Каждая из двух аминогрупп ароматического диамина A2 предпочтительно напрямую соединена с ароматическим циклом. Предпочтительно одно, два, три или четыре из оставшихся положений замещения моноциклического ароматического соединения, особенно предпочтительно точно три из оставшихся положений замещения, несут алкильные остатки. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления алкильные остатки являются метильными и/или этильными остатками, и в высшей степени предпочтительном варианте осуществления ароматический диамин A2 является 3,5-диэтилтолуол-2,4-диамином и/или 3,5-диэтилтолуол-2,6-диамином. Подходящие ароматические диамины A2 поставляются, например, компанией Aldrich.

Ароматический диамин A2 присутствует в композициях для покрытия согласно изобретению в количестве предпочтительно от 1 до 8 вес.%, особенно предпочтительно от 3 до 5 вес.%, в расчете на полный вес композиции для покрытия.

Указанный, по меньшей мере один, ароматический диамин A2 используется в композициях для покрытия согласно изобретению в качестве сшивающего агента. Уменьшение весовой доли ароматического диамина A2 в полном весе композиции для покрытия ведет к ухудшению сопротивления разрастанию трещин результирующего покрытия. Повышение весовой доли ароматического диамина A2 в полном весе композиции для покрытия ведет к снижению химической стойкости результирующего покрытия, а также к ухудшению обрабатываемости композиции для покрытия.

Силиконовые эластомерные частицы A3

Композиции для покрытия согласно изобретению содержат также частицы силиконового эластомера A3 в связующем компоненте A. В рамках настоящего изобретения частицы силиконового эластомера относятся к связующему. Частицы силиконового эластомера A3, использующиеся согласно изобретению, предпочтительно являются частицами структуры ядро-оболочка. В соответствии с определением ИЮПАК, частицы ядро-оболочка состоят из по меньшей мере двух фаз. Системы ядро-оболочка состоят из внутренней части, так называемого ядра, и наружной части, так называемой оболочки.

Ядро частиц силиконового эластомера A3 предпочтительно содержит сшитый полисилоксан, а оболочка содержит реакционноспособные группы. Ядро предпочтительно является сшитым полиорганосилоксаном, содержащим диалкилсилоксановые повторяющиеся звенья, при этом термин алкил означает остаток C₁-C₁₈. Ядро предпочтительно содержит диметилсилоксановые повторяющиеся звенья. Реакционноспособные группы оболочки предпочтительно содержат эпоксидные группы, этиленово-ненасыщенные группы и/или гидроксильные группы. Особенно предпочтительно, реакционноспособные группы оболочки содержат гидроксильные группы.

Частицы силиконового эластомера A3 предпочтительно содержатся в композициях для покрытия согласно изобретению в количестве от 0,2 до 9 вес.%, особенно предпочтительно от 3 до 7 вес.%, в расчете на полный вес композиции для покрытия.

Уменьшение весовой доли частиц силиконового эластомера A3 в общем весе композиции для покрытия ведет к ухудшению химической стойкости результирующего покрытия. Сниженная химическая стойкость покрытия выражается в усиленной склонности к подповерхностной инфильтрации, которая проявляется в отделении покрытия в процессе химического фрезерования.

Частицы силиконового эластомера A3 предпочтительно имеют среднеобъемный размер D₅₀ в диапазоне от 0,05 до 5 мкм, предпочтительно от 0,1 до 3 мкм. Размер частиц силиконового эластомера можно определить путем статического светорассеяния (лазерная дифракция) в соответствии с ISO 13320:2009-10.

Частицы силиконового эластомера A3 особенно предпочтительно диспергированы в простом полиэфирполиольном компоненте A1 на основе полиоксиалкиленгликоля. В высшей степени предпочтительно использовать пропоксилированный триметилолпропан A1.3 в качестве дисперсионной среды. В этом в высшей степени предпочтительном варианте осуществления дисперсия содержит от 20 до 60 вес.%, предпочтительно от 35 до 45 вес.% диспергированных частиц силиконового эластомера, в расчете на полный вес дисперсии.

Подходящие доступные в продаже продукты для этого особенно предпочтительного варианта осуществления можно приобрести у фирмы Evonik из товарной линии Albidur^®.

Полиуретанмочевина A4

В качестве следующего ингредиента предлагаемая изобретением композиция для покрытия содержит по меньшей мере одну полиуретанмочевину A4 в связующем компоненте A.

Полиуретанмочевина A4 находится в композиции для покрытия согласно изобретению в количестве предпочтительно от 0,5 до 11 вес.%, особенно предпочтительно от 3 до 8 вес.%, в расчете на полный вес композиции для покрытия.

Присутствие полиуретанмочевины A4 в композиции для покрытия согласно изобретению важно для химической стойкости результирующего покрытия. Уменьшение весовой доли полиуретанмочевины в композиции для покрытия ведет к снижению химической стойкости покрытия по изобретению в химических фрезерных ваннах, в результате чего покрытия могут отделиться от покрытой основы.

В одном в высшей степени предпочтительном варианте осуществления используются рецептуры, в которых полиуретанмочевина A4 находится в простом полиэфирполиольном компоненте A1 на основе полиоксиалкиленгликоля. В высшей степени предпочтительно, если полиуретанмочевина A4 присутствует в полипропиленгликоле A1.2. В этом в высшей степени предпочтительном варианте осуществления смесь полипропиленгликоля A1.2 и полиуретанмочевины A4 содержит от 20 до 40 вес.%, предпочтительно от 18 до 22 вес.% полиуретанмочевины A4, в расчете на полный вес этой рецептуры.

Подходящие доступные в продаже продукты для этого в высшей степени предпочтительного варианта осуществления A4 можно приобрести у фирмы Bayer Material Science из продуктов торговой линии Desmophen®.

Отверждающий компонент B

Композиции для покрытия согласно изобретению включают в себя по меньшей мере один отверждающий компонент B, причем отверждающий компонент B содержит по меньшей мере один содержащий уретановые группы компонент B1, содержащий неблокированные изоцианатные группы, а также по меньшей мере один ароматический диизоцианат на основе метилендифенилизоцианата B2. Согласно изобретению, отверждающий компонент B имеет содержание неблокированных изоцианатных групп от 10 до 30 вес.%, предпочтительно от 15 до 30 вес.%.

Отверждающий компонент B присутствует в композициях для покрытия согласно изобретению предпочтительно в количестве от 20 до 40 вес.%, особенно предпочтительно от 24 до 32 вес.%, в расчете на полный вес композиции для покрытия.

Содержащий уретановые группы компонент B1 отверждающей смеси B предпочтительно получают путем реакции содержащего гидроксильные группы компонента B1.1 с изоцианатным компонентом B1.2. Содержащий гидроксильную группу компонент B1.1 предпочтительно является простым полиэфирполиольным компонентом на основе полиоксиалкиленгликоля. Предпочтительно использовать полиоксиалкиленгликоли на основе этиленоксида и/или пропиленоксида. Особенно предпочтительно компонент B1.1 является этоксилированным полипропиленгликолем. Подходящие доступные в продаже продукты можно приобрести у фирмы Bayer Material Science из продуктов торговой линии Desmophen®.

Изоцианатный компонент B1.2 для получения содержащего уретановую группу соединения B1 предпочтительно является ароматическим диизоцианатом, предпочтительно ароматическим диизоцианатом на основе метилендифенилизоцианата.

При получении содержащего уретановую группу соединения B1, содержащего свободные изоцианатные группы, отношение OH:NCO OH-групп в компоненте B1.1 к NCO-группам компонента B1.2 предпочтительно выбирать так, чтобы выполнялось условие OH<NCO. При этом отношение OH:NCO предпочтительно лежит в диапазоне от 1:1,05 до 1:2,05. Особенно предпочтительно отношение OH:NCO составляет 1:2. Избыток NCO-групп по отношению к OH-группам ведет к тому, что содержащий уретановые группы компонент B1 будет нести неблокированные NCO-группы, которые позднее будут доступны для реакций сшивки со связующим компонентом A. Особенно предпочтительно, чтобы все OH-группы компонента B1.1 реагировали с изоцианатными группами компонента B1.2 с образованием уретановых групп, чтобы содержащий уретановые группы компонент B1 не содержал OH-групп.

Предпочтительно, содержащее уретановую группу соединение B1 имеет средневесовой молекулярный вес M_w от 4000 до 6000 г/моль, особенно предпочтительно от 2000 до 3000 г/моль.

Для получения содержащего уретановые группы компонента B1 в высшей степени предпочтительно использовать в качестве изоцианатного компонента B1.2 ароматический диизоцианат на основе метилендифенилизоцианата B2, который, согласно изобретению, находится в отверждающем компоненте B.

Согласно изобретению, отверждающий компонент B содержит, наряду с компонентом B1, по меньшей мере один ароматический диизоцианат на основе метилендифенилизоцианата B2. Ароматический диизоцианат B2 предпочтительно является 2,2'-дифенилметандиизоцианатом или 2,4'-дифенилметандиизоцианатом или их комбинацией.

Отверждающий компонент B предпочтительно содержит от 30 до 80 вес.%, особенно предпочтительно от 40 до 70 вес.%, ароматического диизоцианата на основе метилендифенилизоцианата B2.

Отверждающий компонент B можно получить, синтезируя сначала содержащий уретановые группы компонент B1. На следующем шаге добавляют ароматический диизоцианат на основе метилендифенилизоцианат B2 компонента B1, получая в результате отверждающий компонент B.

В высшей степени предпочтительном варианте осуществления, в котором компонент B1.2 идентичен компоненту B2, получение отверждающего компонента B осуществляют путем прямого смешения содержащего гидроксильную группу соединения B1.1 с ароматическим диизоцианатом на основе метилендифенилизоцианата B2. При смешении компонентов OH-группы реагируют с NCO-группами, образуя содержащий уретановые группы компонент B1, содержащий неблокированные изоцианатные группы. В этом в высшей степени предпочтительном варианте осуществления начальное отношение OH-групп компонента B1.1 к NCO-группам компонента B2 лежит в интервале от 0,5:4 до 1,5:4, предпочтительно от 0,8:4 до 1,2:4.

Для композиций для покрытия согласно изобретению предпочтительно, кроме того, чтобы отношение OH:NCO гидроксильных групп всех составляющих связующего компонента A к изоцианатным группам отверждающего компонента B лежало в диапазоне от 1:0,9 до 1:1,4; особенно предпочтительным является отношение 1:1,1.

Если в композиции для покрытия имеется избыток OH-групп по сравнению с изоцианатными группами, повышается склонность результирующего покрытия к подповерхностной инфильтрации. Избыток изоцианатных групп приводит к уменьшению склонности покрытия к подповерхностной инфильтрации. Однако если избыток изоцианатных групп будет больше, чем задается вышеописанным соотношением, усложняется удаление результирующего покрытия из-за повышения адгезии к основе.

Другие составляющие композиции для покрытия

Пигменты и наполнители

Согласно DIN EN ISO 4618, пигменты являются красителями, состоящими из мелких частиц, которые не растворимы в жидкой фазе материала покрытия и которые используются за их оптические, защитные и/или декоративные свойства. При этом термин краситель охватывает черные и белые красители. Предпочтительными пигментами являются пигменты, придающие цвет, и/или эффектные пигменты и антикоррозионные пигменты. Под эффектными пигментами понимаются пигменты, которые производят оптический эффект, основанный, в частности, на отражении света. Типичными эффектными пигментами в контексте настоящей заявки являются пигменты, имеющие высокую химическую и термическую стойкость.

Напротив, наполнители, согласно DIN EN ISO 4618, являются материалами в гранулярной или порошковой форме, которые не растворяются в жидкой фазе материала покрытия и используются для достижения особых физических свойств или для воздействия на них. Так как термины пигменты и наполнители могут перекрываться в отношении их предполагаемого назначения, для их различения часто используется показатель преломления. У наполнителей показатель преломления меньше 1,7, таким образом, этот класс продуктов не может обеспечить заметной рассеивающей и кроющей способности. Однако, в контексте настоящего изобретения это различение не является строго необходимым.

Пигменты в композициях для покрытия согласно изобретению предпочтительно используются, чтобы окрасить связующий компонент A и отверждающий компонент B и, таким образом, позволить визуальный контроль смешения при нанесении. При выборе пигментов предпочтительно следует учитывать их химическую стойкость к химическим реактивам в химической фрезерной ванне.

Предпочтительные пигменты имеют в основе (моно)азо-группы (-N=N-) и предпочтительно имеют желтую окраску. Для этого можно использовать, например, пигмент C.I. Pigment Yellow 74. Особенно предпочтительные пигменты имеют черную окраску и основаны на органической саже. Для этой цели можно использовать, например, пигмент C.I. Pigment Black 7. Другими типичными пигментами, которые можно использовать в композиции для покрытия согласно изобретению, являются белые пигменты, такие, например, как диоксид титана в форме рутила или синие пигменты на основе фталоцианина меди.

В качестве наполнителя предпочтительно использовать низкощелочное боросиликатное стекло в форме полых микросфер. Предпочтительное использование полых микросфер в композициях для покрытия согласно изобретению способствует улучшению различимости линий надреза. Кроме того, в качестве наполнителей в композиции для покрытия согласно изобретению можно использовать тальк, слюду, сульфат бария, составляющие на основе силиката, а также глину на основе четвертичного алкиламмония.

Другие составляющие

Помимо уже имеющихся связующих, композиции для покрытия согласно изобретению могут содержать и другие связующие. Эти дополнительные связующие включают, например, типичные добавки для лаков, такие, как добавки для облегчения удаления воздуха на основе полисилоксанов, промоторы адгезии на основе глицидоксипропилтриметоксисиланов, реологические добавки, такие как тиксотропные агенты, и катализаторы на основе соединений амина, олова, диазабициклооктана и/или цинка, циркония и алюминия. Предлагаемые изобретением композиции для покрытия могут также содержать молекулярные сита на основе цеолитов, которые включаются в состав наполнителей.

Особенно предпочтительно, композиции для покрытия согласно изобретению содержат катализаторы на основе комплексов циркония, олова и/или цинка и/или на основе солей висмута и/или соединений алюминия, которые способны катализировать реакцию между гидроксильными и изоцианатными группами.

В следующем особенно предпочтительном варианте осуществления композиции для покрытия согласно изобретению содержат, в расчете на полную массу композиции для покрытия, от 0,05 до 0,15 вес.%, предпочтительно от 0,08 до 0,10 вес.%, добавок, облегчающих удаление воздуха, от 0,10 до 1,00 вес.%, предпочтительно от 0,20 до 0,50 вес.% промоторов адгезии, от 0,01 до 0,40 вес.%, предпочтительно от 0,04 до 0,23 вес.% реологических добавок, от 0,01 до 5,00 вес.%, предпочтительно от 1,50 до 2,50 вес.% молекулярных сит и от 0,10 до 1,00 вес.%, предпочтительно от 0,35 до 0,45% катализаторов.

Способ получения легкоотслаивающегося лакового слоя согласно изобретению

Следующим объектом настоящего изобретения является способ получения легкоотслаивающегося лакового слоя, состоящий в нанесении композиции для покрытия согласно изобретению на металлическую или пластмассовую основу.

Основа предпочтительно является металлической основой, особенно предпочтительны основы из алюминия и/или алюминиевых сплавов.

В соответствии с EN ISO 4618:2006 (состояние на апрель 2007), легкоотслаивающийся лак определяется как покрывной материал, который можно снова удалить путем сдирания с основы, на которую он был нанесен как временная защита. Соответственно, легкоотслаивающийся лаковый слой представляет собой покрытие, которое можно снова удалить с основы сдиранием. Термин сдирание в этом контексте описывает удаление покрытия с основы без остатка под действием механического растягивающего усилия. Предпочтительно, при сдирании происходит полное удаление покрытия с детали.

Чтобы получить легкоотслаивающийся лаковый слой согласно изобретению, композицию для покрытия согласно изобретению наносят на металлическую или пластмассовую основу в процессе однослойного распыления на толщину влажного слоя от 100 до 600 мкм, предпочтительно от 150 до 450 мкм. Композицию для покрытия предпочтительно наносят с помощью 2-компонентной установки, в которой связующий компонент A и отверждающий компонент B подаются отдельно в устройство нанесения. Смешивание компонентов A и B предпочтительно не происходит, пока они не окажутся в устройстве нанесения. Например, для этой цели можно использовать безвоздушный пистолет-распылитель с встроенным статическим смесителем. Композицию для покрытия согласно изобретению предпочтительно наносят при температурах от 20°C до 80°C. Температур нанесения выше комнатной температуры можно достичь благодаря нагреву устройства нанесения и, факультативно, нагреву заправочного резервуара.

После нанесения на основу композиции для покрытия согласно изобретению происходит химическая сшивка связующего компонента A с отверждающим компонентом B. Химическая сшивка проводится при температурах от 15°C до 60°C, предпочтительно от 15°C до 25°C.

Из-за высокого содержания твердых веществ в композиции для покрытия согласно изобретению объемную усадку после отверждения композиции для покрытия можно считать пренебрежимо малой. Значения объемной усадки лежат в пределах погрешности определения соответствующих толщин слоя. Определение толщины слоя отвержденной композиции для покрытия проводят с помощью модульной системы измерения толщины слоя Qnix®8500.

Следующим объектом настоящего изобретения является применение композиции для покрытия согласно изобретению для получения легкоотслаивающегося и химически стойкого покрытия металлических и/или пластмассовых основ, предпочтительно металлических основ, особенно предпочтительно основ из алюминия и/или алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы предпочтительно являются деформируемыми сплавами. Покрытие предпочтительно применяется для защиты основ в химических фрезерных ваннах для филировки деталей в самолетостроении.

Следующим объектом настоящего изобретения является основа, состоящая из одного или нескольких металлов и/или пластмасс, которая покрыта химически сшитой композицией для покрытия согласно изобретению или которая получена предлагаемым изобретением способом получения легкоотслаивающегося лакового слоя.

Следующим объектом настоящего изобретения является способ химического фрезерования металлических основ, в соответствии с которым сначала получают легкоотслаивающийся лаковый слой, который частично покрывает металлическую основу, а затем основу, частично покрытую легкоотслаивающимся лаковым слоем, погружают в химическую фрезерную ванну. Предпочтительными основами являются основы из алюминия и/или алюминиевых сплавов. Особенно предпочтительно, основа является элементом конструкции самолета. Химические фрезерные ванны могут быть щелочными или кислотными. Частичного покрытия металлической основы можно достичь, маскируя области, не подлежащие покрытию, или нанося сначала легкоотслаивающийся лаковый слой на всю металлическую основу, а затем частично удаляя этот легкоотслаивающийся лаковый слой.

Далее изобретение подробнее поясняется на примерах.

Если не указано иное, величины, указанные в частях, относятся к весовым частям, а величины, указанные в процентах, относятся к весовым процентам.

Получение примеров осуществления BM1 - BM6 связующего компонента A (согласно изобретению)

Таблица 1. Состав примеров осуществления BM1 - BM3

Таблица 2. Состав примеров осуществления BM4 - BM6

Связующий компонент A согласно изобретению получают, смешивая сначала компоненты, указанные в таблицах 1 и 2 как "заправка", в указанной выше последовательности. Затем проводят диспергирование при температуре 55°C. При достижении этой температуры добавляют все другие составляющие при перемешивании. После завершения добавления перемешивание продолжают еще 15 минут. После периода созревания по меньшей мере 12 часов связующие компоненты готовы к применению.

Получение вариантов H1 - H3 отверждающего компонента B (согласно изобретению)

Таблица 3. Состав отверждающего компонента B: H1-H3

Для получения отверждающих компонентов B брали изомерную смесь метилендифенилизоцианата, а остальные составляющие добавляли в указанной последовательности при перемешивании. Продолжительность последующей реакции составляла от 1 до 12 часов.

Получение композиций для покрытия C1-C4 (согласно изобретению)

Композиции для покрытия согласно изобретению получали, смешивая 100 весовых частей связующего компонента A с 40 весовыми частями отверждающего компонента B. Были приготовлены следующие композиции для покрытия: BM1 с H1 (C1), BM1 с H3 (C2), BM2 с H1 (C3) и BM6 с H1 (C4).

Получение композиции для покрытия VC1 (сравнительная)

В качестве сравнительного примера готовили композицию для покрытия в соответствии с рецептурой 1 из документа WO 97/35932.

Получение легкоотслаивающихся лаковых слоев

Чтобы получить легкоотслаивающиеся лаковые слои SC1 - SC4 и SVC1, вышеописанные композиции для покрытия наносили на обе стороны исследуемых алюминиевых листов из сплава 2024, не имеющих гальванического покрытия, с помощью двухкомпонентной распылительной установки высокого давления, заправочный резервуар и шланговая система которой являются термостатируемыми. Толщина сухого слоя составляла от 250 до 450 мкм. Ее определяли через 30 минут после нанесения.

Результаты

Исследование химической стойкости и склонность к подповерхностной инфильтрации осуществляли способом, описываемым ниже.

После двухчасовой сушки сначала определяли значение так называемой "адгезионной прочности при растяжении" каждого исследуемого листа, чтобы определить растягивающую силу (в граммах), необходимую для удаления с основы полосы лака шириной 1 см. Эти значения отражают уровень усилия, необходимого для удаления маски с детали. Кроме того, вырезали фрагменты, которые позднее, после процесса травления, использовали для оценки сопротивления покрытия подповерхностной инфильтрации. Определение адгезионной прочности при растяжении проводили в сумме четыре раза, оно описано на примере ниже.

Полосу лака размерами 10×1 см надрезали острым лезвием. Эту область удаляли. Это делается для того, чтобы гарантировать, что фактическая площадь исследования при последующем испытании на адгезию с надежностью не даст ошибочных результатов измерений из-за того, что линии резания не проникли глубоко. Затем первые 10 мм оставшейся полосы лака приподнимали с помощью лезвия, использовавшегося для резки, чтобы образовать опорную точку для пружинного динамометра, который должен позднее прикрепляться. Затем на эту опорную точку, чтобы предотвратить скольжение динамометра, наносят пружинную защелку поперек по ширине площади. Затем заранее откалиброванный пружинный динамометр крепят к этой пружинной защелке с помощью зубчатой клеммы. Затем пружинный динамометр ориентируют под углом 45° к основе. После того как пружинный динамометр примет правильный угол, полосу лака сдирают с основы в пределах 3 секунд, используя пружинный динамометр. Параллельно со шкалы пружинного динамометра считывают необходимую для этого силу.

После того как для каждого исследуемого листа было определено первое значение адгезионной прочности, листы переводили в ванну гидроксида натрия (16 вес.% гидроксида натрия в 84% деминерализованной воды), предварительно нагретую до 70°C, и подвергали химическому фрезерованию в ней в течение 10 минут. Затем исследуемые листы переводили в водяную баню, чтобы смыть остатки щелока. Время пребывания в водяной бане составляло 2 минуты.

Через десять минут после первого этапа фрезерования снова определяли адгезионную прочность на каждом исследуемом листе. Затем проводили второй этап травления.

Для второго этапа травления исследуемые листы снова переводили в уже описанную ванну гидроксида натрия и оставляли в этой ванне на 25-30 минут. По истечении этого времени снова промывали в водяной бане в течение 2 минут. После промывки образцы поднимали из воды в течение 30 секунд. Это моделировало процессы стекания капель при позднейшем применении и обеспечивало, что вода не попадет в следующую ванну азотной кислоты или попадет лишь в незначительном количестве.

После стадии подъема исследуемые листы нейтрализовали в ванне азотной кислоты. Стадия нейтрализации длилась ровно 70 секунд и заканчивалась новой 30-секундной стадией подъема. За этим подъемом следовало новое двухминутное выдерживание в водяной бане. Через 4 минуты после удаления из водяной бани определяли третье значение адгезионной прочности при растяжении, как описано выше. Через 18 часов после определения третьего значения адгезионной прочности определяли четвертое значение адгезионной прочности. Это моделировало выдерживание уже фрезерованных деталей в течение ночи перед процессом удаления маски. В течение этого периода можно было оценить фрезерованные кромки алюминия в "окнах прозрачности", подвергавшихся воздействию фрезерной ванны с гидроксидом натрия в состоянии без покрытия.

Таблица 4. Результаты испытания на адгезионную прочность при растяжении

Подповерхностная инфильтрация легкоотслаивающихся лаковых слоев, полученных из композиций для покрытия согласно изобретению, простирается не глубже 2 мм. В случае легкоотслаивающихся лаковых слоев, полученных из композиций для покрытия не по изобретению, обнаружены дискретные подповерхностные выделения на глубине от 2 до 5 мм.