Multi-layer coating process involving use of aqueous basecoat composition containing crosslinked polymer microparticles and having a pseudoplastic or thixotropic character.

Menetelmä monikerroksisen suojaavan ja/tai koristeellisen päällysteen muodostamiseksi alustan pinnalle sekä menetelmässä käytetty pohjustuskoostumus

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään monikerroksisen suojaavan ja/tai koristeellisen päällysteen muodostamiseksi alustan pinnalle, erikoisesti autokorien pinnoille, sekä menetelmässä käytettyyn pöhjustuskoostumukseen.

On hyvin tunnettua erikoisesti autoteollisuudessa käyttää päällystyskoostumuksia, jotka sisältävät metallipigmenttejä; nämä ovat niin sanottuja metallihohtoviimeistelyjä, jolloin saavutetaan erilaisia valon heijastusvaikutuksia katselukulmasta riippuen. Tämän välkkyvän värisävyvaikutuksen maksimoimiseksi vaaditaan päällystekoostumuksen huolellinen muodostaminen sekä kalvonmuodostavan hartsin että nestemäisen väliaineen suhteen. Vaikeuksia voi liittyä yhden ainoan koostumuksen valmistamiseen, joka sekä vastaa tätä vaatimusta että samalla kertaa antaa voimakkaan kiillon lopulliseen päällysteeseen, mikä tavallisesti on suotavaa autoteollisuudessa. Tästä syystä eräs menettely, jota on ehdotettu metallisten viimeistelyjen muodostamiseksi, on kaksoispäällystysmenettely, jolloin ensin levitetään ruiskuttamalla alustan pinnalle pohjustus, joka sisältää metallista pigmenttiä ja joka on koostumukseltaan sellainen, että saadaan suurin mahdollinen väike-vaikutus ja pohjustuksen päälle levitetään sitten myös ruiskuttamalla pigmentoimaton pintamaali, joka antaa halutun kiillon muuttamalla millään tavalla pohjustuksen ominaisuuksia.

Tätä pohjustus/pintamaali-tyyppistä onnistunutta kaksoispäällystys/metallista viimestelysysteemiä varten oleellinen ehto on, että pöhjustusmaalikalvon täytyy pystyä kestämään kirkkaan pintamaalikoostumuksen liuottimien vaikutus sitä levitettäessä metallipigmentin vaurioitumisen estämiseksi ja heikentämättä väike-vaikutusta; lisäksi on erittäin edullista, jos pohjustus omaa tämän ominaisuuden ilman, että pitkää välikuivausta tai välikovetusta tarvitsee suorittaa.

Tunnetuissa pohjustus/pintamaali-systeemeissä, joissa sekä pohjustus että pinta-malikerroskoostumukset perustuvat orgaanisiin liuottimiin, täytetään tämä vaatimus useimmissa tapauksissa käyttämällä lisäainetta, joka pystyy antamaan geelimäisen luonteen juuri valmistetulle pohjustuskalvolle; pääasiallisesti käytetty lisäaine on selluloosa-asetaattibutyraatti. Verrattain pienen viskositeetin, minkä ruiskutuslaite pohjustuskoostumukselta vaatii, ja tämän geelimäisen luonteen välistä siirtymää avustetaan huolehtimalla siitä, että koostumuksen nestemäinen laimennin sisältää haihtuvia aineosia, jotka edullisesti poistuvat haihduttamalla siirtyessään ruiskutuslaitteesta alustalle.

Ilman saastumisen estämiseksi on viime aikoina kohdistunut huomattavaa mielenkiintoa päällystekoostumuksiin, joissa käytetään vettä laimentimena orgaanisten liuottimien asemasta. Lukuisia tällaisia koostumuksia on ehdotettu käytettäviksi autoteollisuudessa. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole ollut mahdollista käyttää vesiperusteisia koostumuksia tyydyttävästi pohjustus/kirkaskerros-järjestelmien pohjustusosana. Eräs tekijöistä, joka vaikeuttaa tämän onnistumista, on vaikeus huolehtia laimentimen selektiivisestä poistumisesta pohjustuskoostumuksesta haihduttamalla ruiskutuslaitteen ja alustan välillä, paitsi ympäristön kosteuden erittäin kalliin säädön avulla ruiskutusalueella. Olemme kuitenkin nyt havainneet, että tyydyttävä vesiperusteinen pohjustuskoostumus voi perustua ristiliitetyn polymeerisen mikrogeelin vesidispersioon.

Keksinnön mukainen menetelmä monikerroksen suojäävän ja/tai koristeellisen päällysteen muodostamiseksi aluspinnalle käsittää seuraavat vaiheet:

(1) pinnalle levitetään alusmaalikoostumusta, joka sisältää (a) kalvonmuodostavaa materiaalia, (b) haihtuvaa nestemäistä väliainetta mainittua materiaalia varten ja (c) pigmenttiosasia dispergoituina mainituun nestemäiseen väliaineeseen;

(2) muodostetaan polymeerikalvo alustan pinnalle vaiheen (1) mukaisesta koostumuksesta:

(3) täten saadulle alusmaalikalvolle levitetään läpinäkyvää päällystyskoostumusta, joka sisältää (d) kalvonmuodostavaa polymeeriä ja (e) haihtuvaa kantajanestettä mainittua polymeeriä varten; ja (4) muodostetaan toinen polymeerikalvo alusmaalikalvolle vaiheen (3) mukaisesta koostumuksesta. Menetelmälle on tunnusomaista, että alusmaalikoostumuksen aineosat (a) ja (b) saadaan ristiliitettyä polymeeriä olevien mikro-osasten, joiden läpimitta on alueella 0,01-10 mikrometriä, jotka eivät liukene mainittuun vesipitoiseen väliaineeseen ja jotka eivät muodosta höytyviä, dispersion avulla vesipitoisessa väliaineessa, jolloin dispersio omaa pseudoplastisen tai tiksotrooppisen luonteen.

Keksinnön mukainen pöhjustuskoostumus, joka soveltuu käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä käsittää

a) kalvon muodostavaa materiaalia

b) haihtuvaa nestemäistä väliainetta mainittua materiaalia varten, ja

c) pigmenttihiukkasia, jotka on dispergoitu mainittuun nestemäiseen väliaineeseen. Pohjustuskoostumukselle on tunnusomaista, että komponentit a) ja b) saadaan halkaisijaltaan 0,01-10 pm olevien silloittuneiden polymeeristen mikrohiukkasten dispersiosta vesipitoisessa väliaineessa, jolloin polymeerihiukkaset ovat liukenemattomia mainittuun vesipitoiseeen väliaineeseen ja ovat stabiileja flokkuloitumista vastaan, ja jolloin dispersio on luonteeltaan pseudoplastinen tai tiksotrooppinen.

Ristiliitetyt polymeeriset mikro-osaset voivat muodostua eri tyyppisistä polymeereistä. Erikoisen mielenkiintoisia tähän tarkoitukseen ovat akryylihappo-additiopolymeerit johdettuina akryylihapon tai metakryyli hapon yhdestä tai useammasta alkyyliesteristä haluttaessa yhdessä muiden etyleenisesti tyydyttämättömien monomeerien kanssa. Sopiviin akryylihapon tai metakryylihapon estereihin kuuluvat metyylimetakrylaatti, etyylimetakrylaatti, propyylimetakrylaatti, butyylimetakrylaatti, etyyliakrylaatti, butyyliakrylaatti ja 2-etyyliheksyyliakrylaatti. Muihin sopiviin kopolymeroituviin monomeereihin kuuluvat vinyyliasetaatti, vinyylipropionaatti, akrylonitriili, styreeni ja vinyylitolueeni. Koska polymeeri täytyy ristiliittää, voidaan niihin monomeereihin, joista polymeerit johdetaan, lisätä pieni osuus monomeeriä, joka on polyfunktionaalinen polymerointireaktion suhteen, esimerkiksi etyleeniglykolidimetakrylaattia, allyylimetakrylaattia tai divinyylibentseeniä, vaihtoehtoisesti voidaan näihin monomeereihin lisätä pieniä osuuksia kahta muuta monomeeriä, joissa on kemiallisia ryhmäpareja, jotka voidaan saada reagoimaan keskenään joko polymeroinnin aikana tai sen jälkeen, kuten esimerkiksi epoksi- ja karbonyyli(kuten esimerkiksi glysidyylimetakrylaatista ja metakryylihapossa), anhydridi- ja hydroksyyli- tai isosyanaattija hydroksyyli-ryhmäparit.

Polymeerimikro-osasten kemiallinen koostumus ja ristiliittymisaste voi olla sellainen, että sen Tg-arvo (siirtymislämpötila lasimaisesta kumimaiseen) on huoneen lämpötilan alapuolella, missä tapauksessa mikro-osaset ovat luonteeltaan kumimaisia; vaihtoehtoisesti voi se olla sellainen, että Tg-arvo on huoneen lämpötilan yläpuolella, sp. osaset ovat kovia ja lasimaisia.

Kuten edellä on mainittu, on välttämätöntä, että polymeeriset mikro-osaset dispergoidaan pohjamaalikoostumukseen tilassa, jossa ei tapahdu höytyvien muodostumista/ tämä tarkoittaa tilaa, jossa jopa pienillä kiinteäainepitoisuuksilla dispersio sisältää vähän tai ei lankaan useamman osan muodostamia aggregaatteja; tämä ei kuitenkaan sulje pois mahdollisuutta pieneen höytyvien muodostumisasteeseen, erikoisesti suurilla kiin teäainepitoisuuksilla. Tämä tila voidaan saavuttaa esimerkiksi steerisen stabiloinnin avulla, jolloin osasten ympärille muodostetaan eri polymeeriketjujen muodostamaa suojakerrosta, joka solvatoituu koostumuksen vesipitoisen väliaineen vaikutuksesta ja on siten pitkänä ketjumaisena rakenteena. Tässä yhteydessä termi solvatoituminen tarkoittaa, että kyseessä olevat polymeeriketjut, jos ne olisivat itsenäisiä molekyylejä, liukenisivat mainittuun vesipitoiseen väliaineeseen, koska kuitenkin ketjut ovat itse asiassa kiinnittyneet mikro-osasiin yhdessä tai useammassa kohtaa pitkin niiden pituutta, mikro-osasissa säilyy steerinen esto pysyvästi. Polymeerisiä mikro-osasia, jotka ovat tällä tavalla steerisesti stabiloituja, voidaan sopivasti valmistaa asianmukaisten monomeerien dispersiopolymeroinnin avulla vesipitoisessa väliaineessa steerisen stabilisaattorin läsnäollessa. Stabilisaattori on luonteeltaan amfipaattinen, tämä tarkoittaa, että se sisältää molekyylissään kaksi varsinaista, erilaisen luonteen omaavaa polymeeriosaa; toinen polymeeriosa on polymeeriketju, joka solvatoituu vesipitoisen väliaineen vaikutuksesta ja toinen osa on polymeeriketju, joka ei solvatoidu tämän väliaineen vaikutuksesta ja joka tästä syystä kiinnittyy polymeerisiin mikro-osasiin, jotka määritelmän mukaan eivät liukene vesipitoiseen väliaineeseen. Sopivia dispersiopolymerointimenetelmiä on esitetty GB-patenttihakemuksessamme 7 940 088 (nyt julkaistu hakemuksena nro 20 39 497 A). Vesipitoinen väliaine, jossa polymerointi suoritetaan, muodostuu vedestä, johon on sekoitettu haihtuvaa orgaanista lisäliuotinta, seoksen kokonaisuudessaan pystyessä liuottamaan monomeerit, joista useimmat tai kaikki voivat olla oleellisesti liukenemattomia yksin veteen. Näissä menetelmissä on lisävaatimuksena se, että polymerointi suoritetaan lämpötilassa, joka on vähintään 10°C korkeampi kuin muodostettavan polymeerin lasittumislämpötila ja sillä tavalla, että koskaan ei esiinny erillistä monomeer ifaa s ia. Amf ipaattirien steerinen stabilisaatto ti voidaan lisätä polymerointiseokseen esimuodostettuna aineena tai se voidaan muodostaa in situ polymeroinnin aikana polymeeristä, joka liukenee vesipitoiseen väliaineeseen ja pystyy kopolymeroitumaan jonkun polymeroitavan monomeerin kanssa tai vedyn erottuessa pystyy oksastumaan tähän monomeeriin. Näiden menetelmien avulla saadut steerisesti stabiloidut mikro-osasten dispersiot ovat erittäin sopivia valmistettaessa pohjustusmaalikoostumuksia, joita käytetään tämän keksinnön mukaisesti, koska on mahdollista poistaa orgaaninen lisäliuotin niistä tislaamalla heikentämättä dispersin faasin stabiliteettia ja jolloin saadaan tuote, jossa jatkuva faasi muodostuu pelkästään vedestä.

Vaihtoehtoisesti voidaan polymeeristen mikroosasten dispersio saada asianmukaisten monomeerien emulsiopolymeroinnin avulla vedessä, missä tapauksessa estokyky hyötyvien muodostumista vastaan aiheutuu sähköisesti varattujen osaslajien läsnäolosta, joita saadaan vesiliukoisesta, ionisoidusta pinta-aktiivisesta aineesta ja/tai vesiliukoisesta, ionisoituvasta polymeroinnin estoaineesta. Näitä polymerointimenetelmiä on perusteellisesti esitetty kirjallisuudessa.

Polymeerisiä mikro-osasia voidaan edelleen valmistaa monomeerien vedettömän dispersiopolymerointimenetelmän avulla, mitä seuraa saadun polymeerin siirto vesipitoiseen väliaineeseen. Tällainen menettely on esitetty GB-patenttihakemuksessamme 42457/77 (nyt julkaistu hakemuksena nro 2 006 229 A). Menetelmä käsittää ensimmäisenä vaiheena steerisesti stabiloidun dispersion muodostamisen vedettömään nesteeseen polymeeristä, joka on liukenematon sekä vedettömään nesteeseen että veteen, käyttäen jotain alalla hyvin tunnettua menetelmää tällaisen dispersion valmistamiseksi, sitten toisena vaiheena polymeroidaan eteerisen stabilisaattorin läsnäollessa täten saadussa dispersiossa yksi tai useampia monomeerejä, jotka voivat muodostaa toisen polymeerin, joka sellaisenaan liukenee haluttuun vesipitoiseen väliainee seen sopivassa pH-arvossa; ja lopuksi siirretään saadut yhdistelmäpolymeeriä olevat mikro-osaset vedettömästä väliaineesta vesipitoiseen väliaineeseen.

Tällainen käsittely on liittynyt tapaukseeen, jolloin ristiliitetyt polymeeriset mikro-osaset muodostuvat additiopolymeeristä, mikä on sopivin polymeerityyppi tähän tarkoitukseen. On kuitenkin mahdollista, että mikro-osaset muodostuvat vaihtoehtoisesti kondensaatiopolymeeristä, esimerkiksi polyesteristä valmistettuna polyhydrisestä alkoholista ja polykarboksyylihaposta. Sopiviin polyhydrisiin alkoholeihin kuuluvat etyleeniglykoli, propyleeniglykoli, butyleeniglykoli, 1,6-heksyleeniglykoli, neopentyyliglykoli, dietyleeniglykoli, trietyleeniglykoli, tetraetyleeniglykoli, glyseroli, trimetylolipropaani, trimetylolietaani, pentaerytritoli, dipentaerytritoli, tripentaerytritoli, heksaanitrioli, styreenin ja allyylialkoholin oligomeerit (joita esimerkiksi myy Monsanto Chemical Company merkinnällä RJ 100), trimetylolipropaanin kondensaatiotuotteet etyleenioksidin tai propyleenioksidin kanssa (kuten esimerkiksi kaupallisesti nimellä Niax-triolit tunnetut tuotteet; Niax on rekisteröity kauppanimi). Sopiviin polykarboksyylihappoihin kuuluvat meripihkahappo (tai sen anhydridi), adipiinihappo, atselaiinihappo, sebasiinihappo, maleiinihappo (tai sen anhydridi), fumaarihappo, mukonihappo, itakonihappo, ftaalihappo (tai sen anhydridi), isoftaalihappo, tereftaalihappo, trimelliittihappo (tai sen anhydridi) ja pyromelliittihappo (tai sen anhydridi). Nämä polymeerit ristiliitetään lisäämällä lähtökoostumukseen materiaaleja, joiden funktionaalisuus on suurempi kuin kaksi, vaikkakin tässä tapauksessa, kondensointipolymeroinnissa muodostuneiden molekyylilajien luonteenomaisen laajan jakautumisen vuoksi additiopolymerointiin verrattuna, voi olla vaikeaa taata, että kaikki nämä lajit ovat todellisuudessa ristiliittyneet.

On huomattava, että menetelmät, jotka on edellä mainittu polymeeristen mikro-osasten valmistamiseksi polymeroimalla additiotyyppisiä monomeereja vesipitoisessa väliaineessa, eivät yleensä sovellu kondensaatiotyyppisille monomeereille veden estovaikutuksen vuoksi kondensaatioreaktioon. Kondensaatiopolymeeriä olevia mikro-osasia voidaan kuitenkin valmistaa helposti dispersiopolymeroinnin avulla vedettömässä väliaineessa menetelmän mukaan, joka on esitetty GB-patenttijulkaisuissamme 1 373 531; 1 403 794 ja 1 419 199 ja menetelmiä ristiliitettyjen mikro-osasten saamiseksi on esitetty näissä patenttijulkaisuissa. Näille mikro-osasille voidaan sitten suorittaa, dispersiossa vedettömässä väliaineessa, toinen polymerointivaihe GB-patenttihakemuksen 42457/77 mukaan (julkaistu hakemuksena nro 2 006 229 A), johon edellä on viitattu, minkä jälkeen ne siirretään haluttuun vesipitoiseen väliaineeseen.

Termillä vesipitoinen väliaine tarkoitetaan tässä yhteydessä joko pelkästään vettä tai vettä sekoitettuna veteen sekoittuvan orgaanisen nesteen kuten metanolin kanssa; vesipitoinen väliaine voi sisältää myös vesiliukoisia aineita, joita on lisätty pohjamaalikoostumuksen pH-arvon säätämistä vasten, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin esitetään.

Pigmenttiosasten, jotka dispergoidaan pohjamaalikoostumuksen vesipitoiseen väliaineeseen, koko voi olla alueella 1-50 mikrometriä ja ne voivat olla mitä tahansa pigmenttiä, jota tavallisesti käytetään pintapäällystyskoostumuksissa, mukaanluettuina epäorgaaniset pigmentit kuten tiaanidioksidi, rautaoksidi, kromioksidi, lyijykromaatti ja hiilimusta ja orgaaniset pigmentit kuten ftaalisyaaniinisininen ja ftallisyaniinivihreä, karbatsolivioletti, antrapyrimidiinikeltainen, flavantronikeltainen, isoindoliinikeltainen, indatronisininen, kinakridonivioletti ja peryleenipunaiset. Tätä tarkoitusta varten termin pigmentti tarkoitetaan käsittävän myös tavanomaiset täyteaineet ja jatkoaineet, kuten talkki ja kaoliini.

Keksinnön mukainen menetelmä on erittäin sopiva tapauksiin, joissa käytetään pohjamaalikoostumuksia, jotka sisältävät metallihiutalepigmenttejä ja jotka on tarkoitettu metallihohto-päällysteiden muodostamiseen pääasiassa autokorien pinnoille. Sopivia metallipigmenttejä ovat erikoisesti alumiinihiutaleet ja kuparipronssihiutaleet. Keksintö tarjoaa kuitenkin myös etuja valmistettaessa täyteläisiä väriviimeistelyjä kuten seuraavssa esitetään. Yleensä kaikenlaatuisia pigmenttejä voidaan lisätä pohjamaalikoostumuksiin 2-100 % olevina määrinä koostumuksen kokonaispainosta laskettuna. Käytettäessä metallipigmentointia, on sen määrä edullisesti 5-30 % edellä mainitusta kokonaispainosta laskettuna.

Näitä pigmenttejä, metallisia tai muita, voidaan lisätä pohjamaalikoostumuksiin tunnettujen pigmenttiä dispergoivien aineiden avulla, jotka sopivat käytettäviksi vesipitoisissa järjestelmissä.

Ristiliitettyä polymeeriä olevien mikro-osasten käyttö pöhjamaalikoostumuksessa antaa jälkimmäisestä muodostetulle kalvolle edullisen kyvyn kestää viimeistelykoostumuksen levittämisen kalvon tai pigmentoinnin vahingoittumatta, erikoisesti metallipigmentoinnin vahingoittumatta, jonka se sisältää ja mitä ilman onnistunutta alusmaali/viimeistely-järjestelmää ei voida toteuttaa .

Tämän oleellisen ominaisuuden lisäksi vaaditaan myös, että liukenemattomien mikro-osasten dispersion luonne on pseudoplastinen tai tiksotrooppinen. Tällä tarkoitetaan, että dispersion näennäinen viskositeetti on erilainen sen leikkuuvoiman mukaan, joka kohdistetaan dispersioon ja tarkemmin sanottuna, että näennäinen viskositeetti pienellä leikkuuvoimalla on suurempi kuin suurella leikkuuvoimalla. Viskositeetin muutos käytetyn leikkuuvoiman seurauksena voi olla äkillinen tai tähän vaaditaan määrätty aikaväli, joka kuitenkin on viskositeettimittauksen aika-asteikon sisällä. Syy tämän ominai suuden vaatimiselle dispersioon, johon pohjamaalikoostumus perustuu, on mitä ilmeisin tapauksissa, joissa tämä koostumus sisältää metallihiutalepigmenttejä. Tällöin on suotavaa, että käytettyjen kiinteiden aineiden kokonaispitoisuus on verrattain pieni huomattavan kutistumisen saamiseksi alusmaalikalvoon sen levittämisen jälkeen alustalle ja kuivauksen aikana, jolloin taataan metallihiutaleiden oikea suuntautuminen ja siten optimaalinen väike -vaikutus . On kuitenkin välttämätöntä, jos alusmaalikoostumusta levitetään alustalle ruiskuttamalla, että koostumuksen viskositeetti on riittävän pieni tehokasta sumuttumista varten ruiskutuslaitteessa ja saavuttuaan alustalle täytyy sen viskositeetin olla riittävän suuri kalvon valumisen ja juoksemisen estämiseksi tai metallihiutaleiden päällekkäinliukumisen estämiseksi (epätasainen jakautuminen ja suuntautuminen) jopa tapauksissa, joissa veden ja muiden liuottimien poistuminen haihtumalla ruiskutuslaitteen ja alustan välillä on vain pieni (suuresta ympäristön kosteudesta johtuen).

Näiden pseudoplastisten ominaisuuksien esiintyminen ilmaistaan usein ilmoittamalla_a~arvot (näennäinen viskositeetti, poisea) valituilla D-arvoilla (leikkuunopeus sek ^). Keksinnön mukaisesti käytettävien metallipigmentoitujen perusmaalikoostumusten tapauksessa ^7 -arvojen, haihtumattomien kiinteiden aineiden pitoicl suuden ollessa pienempi kuin 30 paino-%, täytyisi edullisesti olla pienempiä kuin 0,5 poisea leikkuunopeuden D ollessa 10 000 sek ja suurempia kuin 20 poisea D-arvolla 1,0 sek \ Vielä edullisemmin alusmaalikoostumuksen·⁷} -arvon täytyisi olla pienempi kuin 0,25 poisea ^a -1

D-arvolla 10 000 sek ja suurempi kuin 40 poisea D-arvolla 1,0 sek \ Täyteläisten perusvärikoostumusten tapauksessa, jolloin käytetään muita kuin metallisia hiutaleita, on suositeltavaa, että kiinteäainepitoisuuden ollessa pienempi kuin 30 %,^z7J, -arvo on pienempi kuin

-1 ^a poise D-arvolla 10 000 sek ja suurempi kuin 5 poisea

D-arvolla 1,0 sek ; edullisemmin -arvo on pienempi -1 ^akuin 0,7 D-arvolla 10 000 sek ja suurempi kuin 10 poisea D-arvolla 1,0 sek \ Pseudoplastisen tai tiksotrooppisen käyttäytymisen luonne on kuitenkin sellainen, että sitä ei voida tarkoin määrittää muutaman viskositeetti /leikkuuvoima-arvon avulla; paljon riippuu viskositeettimittauksissa varsinaisesti käytetystä menetelmästä. Siten edellämainittuja arvoja ei ole tarkoitettu pidettävän ehdottomina rajoina, jotka täytyy säilyttää keksinnön etujen saavuttamiseksi, ne on pikemmin annettu ainoastaan likimääräisinä ohjeina ja ammattimiehet voivat helposti määrittää yksinkertaisten kokeiden avulla, omaako kulloinenkin dispersio tai siitä johdettu alusmaalikoostumus vaadittavan pseudoplastisuuden tai tiksotrooppisuuden.

On useita tapoja, joiden avulla pseudoplastisuus tai tiksotrooppisuus voidaan saada alusmaalikoostumukseen. Määrätyissä tapauksissa ei vaadita mitään erikoistoimenpiteitä. Näin voi olla laita esimerkiksi silloin, kun mikro-osaset on valmistettu edelläesitetyn, GB-patenttihakemuksen 42457/77 (julkaistu hakemuksena nro 2 006 229 A) menetelmän mukaan. Tässä menetelmässä käytetään ennen kaikkea sopivien polymeeristen mikro-osasten valmistusta asianmukaisten monomeerien vedettömän dispersiopolymeroinnin avulla, minkä jälkeen seuraa muiden monomeerien polymerointi toisen polymeerin saamiseksi, joka oleellisesti ristiliittämätön ja luonteeltaan hydrofiilinen niin, että se pystyy liukenemaan vesipitoiseen väliaineeseen, johon lopullinen dispersio muodostetaan sopivassa pH-arvossa. Toinen polymeeri ei kuitenkaan kokonaisuudessaan liukene vesipitoiseen väliaineeseen siirrettäessä näiden kahden vedettömän polymerointivaiheen tuote siihen. Oleellinen osa toisesta polymeeristä jää liittyneeksi polymeerisiin mikro-osasiin ja mikro-osaset stabiloituvat täten dispersiossa vesipiΊ7“ toisessa väliaineessa; samanaikaisesti kuitenkin tämä liittynyt polymeeri voi antaa vesidispersiolle pseudoplastisia tai tiksotrooppisia ominaisuuksia. Monomeerejä, jotka soveltuvat käytettäviksi toisessa polymerointivaiheessa, ovat esimerkiksi akryylihapon tai metakryylihapon hydroksialkyyliesteri, polyglykolin kuten polyetyleeniglykolin monoakryyli- tai metakryyliesteri, tämän polyglykolin monovinyylieetteri tai vinyylipyrrolidoni, mahdollisesti sekoitettuna pienehkön määrän kanssa eihydrofiilisiä monomeerejä kuten metyylimetakrylaattia, butyyliakrylaattia, vinyyliasetaattia tai styreeniä.

Vaihtoehtoisesti tai tämän lisäksi vaadittava liukoisuus vesipitoiseen väliaineeseen voidaan saavuttaa käyttämällä päämonomeerinä emäksisiä ryhmiä sisältävää akryylihappoesteriä, esimerkiksi dimetyyliaminoetyylimetakrylaattia tai dietyyliaminoetyylimetakrylaattia, jolloin nämä ryhmät muuttuvat suolaryhmiksi reaktiossa sopivan hapon, esimerkiksi maitohapon kanssa, liuotettuna vesipitoiseen väliaineeseen. Tällöin myös toinen polymeeri voidaan johtaa komonomeereistä, jotka sisältävät huomattavan osuuden polymeroituvaa karboksyylihappoa, kuten akryylihappoa tai metakryylihappoa ja se pystyy sitten liukenemaan liuennutta emästä sisältävään vesipitoiseen väliaineeseen, emäksen ollessa esimerkiksi dimetyyliaminoetanoli. Tällöin yleensä toinen polymeeri voi olla ei-ioninen, anioninen tai kationinen luonteeltaan.

Jos polymeeriset mikro-osaset valmistetaan vesipitoisen emulsiopolymeroinnin avulla, mikä tunnetaan hyvin alalla, toinen luonteeltaan vesiliukoinen polymeeri voidaan vamistaa polymeroimalla edelleen samassa vesipitoisessa väliaineessa ja mikro-osasten läsnäollessa monomeerejä, jotka muodostavat polymeerin, joka sisältää happamia, suolanmuodostavia ryhmiä, jotka antavat vesiliukoisuuden. Täten sopivia monomeerejä ovat polymeroituvat karboksyylihapot kuten

68985 akryylihappo tai metakryylihappo, haluttaessa yhdessä pienten määrien kanssa ei-hydrofiilisä monomeerejä, kuten metyylimetakrylaatti ja myös veteen liukenemattomien homopolymeerien, kuten hydroksietyylimetakrylaatin ja hydroksipropyylimetakrylaatin kanssa.

Jos polymeeriset mikro-osaset valmistetaan dispersiopolymeroinnin avulla vesipitoisessa väliaineessa, kuten on esitetty GB-patenttihakemuksessa 7 940 088 (julkaistu patenttihakemuksena nro 2 039 497A), toinen, vesiliukoinen polymeeri voidaan sopivasti valmistaa polymeroimalla edelleen samassa väliaineessa sopivia monomeerejä, kuten edellä mainittuja ja myös emäksisiä monomeerejä kuten dimetyyliaminoetyylimetakrylaattia käyttäen, milloin voidaan muodostaa vesiliukoisia suolajohdannaisia.

Kaikki vesiliukoiset polymeerit, jotka on muodostettu in situ mikro-osasten läsnäollessa jonkun edellä esitetyn menetelmän mukaan, eivät pysty antamaan haluttuja pseudoplastisia ominaisuuksia pohjamaalikoostumukselle, mutta sopivia polymeerikoostumuksia voidaan saada yksinkertaisen koemenettelyn avulla, jolloin esimerkiksi mitataan viskositeetti valituilla leikkuunopeuksilla, tai levitetään todella koostumuksia alustalle.

Sopivan vesiliukoisen polymeerin muodostamisen asemesta in situ tai siihen liittyen voidaan tällainen polymeeri lisätä esimuodostettuna erillisenä aineosana mikro-osasten vesidispersioon. Sopivia polymeerejä ovat ne, jotka liuotettuina vesipitoiseen väliaineeseen, jopa pieninä pitoisuuksina parantavat merkittävästi koostumuksen viskositeettia. Esimerkiksi voidaan lisätä yhtä tai useampaa sakeuttajaa, jotka ovat hyvin tunnettuja, vesipitoisiin polymeerilatekseihin perustuvissa päällys tyskoostumuksissa käytettäviksi. Kaikki nämä sakeuttajat eivät kuitenkaan ole sopivia tähän tarkoitukseen, koska eräät sakeuttajat eivät pysty antamaan tarvittavia pseudoplastisia ominaisuuksia koostumukselle, johon niitä lisätään. Toisaalta määrätyt sakeuttajat liuotettuina yksinään vesipitoiseen väliaineeseen eivät omaa tällaisia ominaisuuksia, mutta voivat saada näitä ominaisuuksia mikro-osasten dispersiossa niiden ja mikro-osasten välisen vuorovaikutuksen vuoksi (esimerkiksi vetysidosten tai polaaristen ryhmien vuorovaikutuksen vuoksi). Eräs kaupallisesti saatava sakeuttaja, joka on havaittu erittäin sopivaksi, on Acrysol ASE60, jota valmistaa Rohnt & Haas (Acrysol on kaupallinen nimi).

Vaikkakin tästä seuraa, että jokaisen luonnostaan vesiliukoisen polymeerin, joka on liittynyt polymeerisiin mikro-osasiin tai joka on lisätty mikro-osasten dispersioon pesudoplastisten tai tiksotroop.pisten ominaisuuksien saamiseksi dispersioon, täytyy luonteeltaan olla ristiliittymätön, voivat nämä polymeerit halauttaessa olla ristiliittyvää tyyppiä. Tämä tarkoittaa sitä, että ne voivat sisältää kemiallisesti reaktiivisia ryhmiä, jolloin ne voidaan saada, haluttaessa lisätyn poikkisidoksia muodostavan aineen avulla, ristiliittymään alusmaalikoostumuksen levittämisen jälkeen ja edullisesti myös päällyskerroksen levittämisen jälkeen alustalle. Täten polymeeri voi sisältää, kuten jo mainittiin, hydroksyyli- tai karboksyyliryhmiä johdettuina näitä ryhmiä sisältävistä monomeereistä ja se voidaan sitten ristiliittää aminohartsin, esimerkiksi metyloidun melamiini-formaldehydi-kondensaatin avulla, joka liukenee vesipitoiseen väliaineeseen.

Edellä olevasta esityksestä voidaan havaita, että pohjamaalikoostumus voi muodostua pelkästään polymeerisistä mikro-osasista, pigmenttiosasista, vesipitoisesta väliaineesta, johon molemmat osaryhmät on dispergoitu sekä luonnostaan vesiliukoisesta polymeeristä, joka antaa pseudoplastisia ominaisuuksia sille. On kuitenkin huomattavasti edullisempaa, jos koostumus sisältää lisäksi kalvonmuodostavaa polymeeriä, joka liukenee vesipitoiseen väliaineeseen, sen takaamiseksi, että alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen alustalle ja vesipitoisen väliaineen haihduttua siinä on ainetta, joka voi liittyä yhteen täyttäen mikro-osasten väliset raot ja muodostaa siten yhtenäisen, riittävän yhdenmukaisen kalvon menetelmän vaiheessa (2). Tämä vaatimus voidaan todella täyttää koostumuksessa olevan, luonnostaan vesiliukoisen polymeerin osuuden avulla pseudoplastisten tai tiksotrooppisten ominaisuuksien saamiseksi sille, mutta tällaisen polymeerin yleensä tähän tarkoitukseen vaadittavan vähäisen osuuden vuoksi, voi olla edullista täydentää koostumusta yhdellä tai useammalla vesiliukoisella kaivonmuodostavalla materiaalilla koostumukseen lisättynä, jotka voivat haluttaessa reagoida kemiallisesti ennestään läsnä olevien aineosien kanssa. Täten koostumus voi sisältää oligomeerisiä aineita,jotka voidaan muuttaa suuren molekyylipainon omaaviksi tuotteiksi koostumuksen levittämisen jälkeen, mutta jotka itse eivät vaikuta merkittävästi koostumuksen viskositeettiin ennen levittämistä.

Tässä yhteydessä mainittakoon pienen haihtuvuuden omaavat diolit, kuten 2-etyyli-l,3-heksaanidioli, pienen molekyylipainon omaavat polypropyleeniglykolit, pienen molekyylipainon omaavat etyleenioksidin liitännäistuotteet dihydristen tai trihydristen alkoholien kuten neopentyyliglykolin, bisfenoli A:n, sykloheksaanidimetanolin, glyserolin ja trimetylolipropaanin kanssa,β -hydroksialkyyliamidit, kuten Μ,Ν,Ν^,Ν^-tetrakis(/3-hydroksietyyli)-adipamidi ja sykliset amidit sekä esterit kuten £-kaprolaktami ja £-kaprolaktoni. Joskaan nämä materiaalit eivät liukene merkittävästi puhtaaseen veteen, täytyy niiden liueta vesipitoiseen väliaineeseen, joka sisältää vettä yhdessä veteen sekoittuvan orgaanisen nesteen kanssa. Jokainnen näistä oligomeerisistä aineista voidaan muuttaa suurimolekyyliseksi polymeeriksi alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen alustalle kytkemällä ne yhteen niiden hydroksyyliryhmien tai muiden reaktiivisten ryhmien välityksellä koostumuksessa myös läsnäolevan polyfunktionaalisen reaktantin avulla. Erikoisen käyttökelpoisia tähän tarkoitukseen ovat aminohartsit, jotka liukenevat koostumuksen vesipitoiseen väliaineeseen, erikoisesti melamiini/formaldehydi-kondensaatit kuten heksa (alkoksimetyyli)melamiinit ja niiden pienen molekyylipainon omaavat kondensaatit.

Vaihtoehtoisesti sen sisältämien aineosien asemesta, jotka muodostavat kalvonmuodostavaa polymeeriä levittämisen jälkeen alustalle, voi alusmaalikerros sisältää esivalmistettua vesiliukoista akryylipolymeeriä, joka ei anna pseudoplastisia ominaisuuksia sille tai se voi sisältää ristiliittämättömän polymeerin osasia dispersiossa, jotka stabiloidaan samalla tavalla kuin ristiliitetyt mikro-osaset. Kumpikin näistä vaihtoehtoisista aineosista voi haluttaessa sisältää funktionaalisia ryhmiä, kuten hydroksyyliryhmiä, joiden vaikutuksesta ne voivat ristiliittyä koostumuksen levittämisen jälkeen alustalle poikkisidoksia muodostavan aineen kuten aminohartsin avulla.

Alusmaalikoostumuksen eri aineosien suhteelliset osuudet voivat vaihdella laajalti ja edullisimmat osuudet kussakin määrätyssä järjestelmässä määrätään usein parhaiten kokeilemalla, mutta voidaan todeta eräitä yleisiä periaatteita. Erikoisesti, jos polymeeristen mikro-osasten osuus on liian suuri koostumuksessa olevaan toiseen kaivonmuodostavaan materiaaliin verrattuna, jälkimmäistä materiaalia ei ole riittävästi aukkojen täyttämiseksi mikro-osasten välillä; tämän seurauksena levitettäessä sitten kirkasta päällyskerrosta saattaa esiintyä taipumus tämän koostumuksen vajoamiseen alusmaalikerrokseen, mistä aiheutuu kiillon heikkenemistä. Jos toisaalta mikro-osasten osuus on liian pieni, se ei anna alusmaalikerrokselle haluttua suojavaikutusta kirkkaassa päällyskerroskoostumuksessa olevan liuottimen suhteen; jossain määrin voidaan mikro-osasten pienehkö määrä korvata tässä suhteessa antamalla alusmaalikalvon kovettua tai kuivua pitemmän ajan ennen kirkkaan päällysteen levittämistä, mutta tämä heikentää erästä tämän keksinnön avulla saavutettavaa pääetua. Yleensä mikro-osasten riittävä määrä on alueella 5-80 % alusmaalikoostumuksen haihtumattomien aineosien kokonaismäärän painosta. Edullisin määrä riippuu kuitenkin jossain määrin siitä, ovatko alusmaalikoostumuksessa olevat pigmentit metallia tai eimetallia. Metallisia koostumuksia varten suositeltava mikro-osasten pitoisuus on 40-75 paino-% edelläesitetyllä tavalla laskettuna. Yhtenäistä väriä olevia koostumuksia varten, koska niissä yleensä vaaditaan suurempi pigmenttipitoisuus riittävän läpinäkymättömyyden saavuttamiseksi verrattain ohuilla kalvoilla, suositeltava mikro-osasten pitoisuusalue on verrattain pieni, nimittäin 10-50 paino-% samoin laskettuna. Mikro-osasten pienennetyn osuuden avulla vältytään dispergoidun materiaalin liian suurelta osuudelta kokonaistilavuudesta, mikä voisi aiheuttaa huokoisen alusmaalikalvon ja siten päällysmaalikalvon vajoamisen siihen sekä huonon kiillon.

Jälleen voidaan yleisesti todeta,/ että koostumuksessa käytetyn sakeuttajan tai pseudoplastisia ominaisuuksia antavan toisen polymeerin osuus voi olla alueella 0,3-50 % haihtumattomien aineiden kokonaispainosta; toisen kalvonmuodostavan materiaalin osuus voi olla alueella 0-30 paino-% ja mikäli poikkisidoksia muodostavaa ainetta, kuten aminohartsia, käytetään, voi sen määrä olla 30 paino-%:iin asti alusmaalikoostumuksen haihtumattomien aineiden kokonaispitoisuudesta. Alusmaalikoostumus voi lisäksi sisältää katalyyttiä ristiliitosreaktiota varten, jonka halutaan tapahtuvan koostumuksen levittämisen jälkeen alustalle. Tämä voi olla vesiliuokoinen hapan yhdiste, kuten p-tolueenisulfonihappo, ortofosforihappo, maleiinihappo tai jokin muu voimakas karboksyylihappo, kuten tetraklooriftaalihappo; vaihtoehtoisesti se voi olla tällaisen hapon lämpöherkkä suola haih18 tuvan amiinin kanssa.

Keksinnön mukaisen menetelmän vaiheessa (3) päällyskerroksen koostumuksen aineosana käytetyn kalvonmuodostavan polymeerin luonne ei ole millään tavalla kriittinen. Yleensä voidaan käyttää jotain sopivaa kalvonmuodostavaa polymeeriä, joka voi olla joko lämmössä kovettuvaa tai lämmössä pehmenevää tyyppiä. Eräs sopiva polymeeriluokka muodostuu niistä, jotka on johdettu yhdestä tai useammasta etyleenisesti tyydyttämättömästä monomeeristä. Tämän luokan erikoisen käyttökelpoisia jäseniä ovat akryyliadditiopolymeerit, jotka ovat hyvin tunnettuja valmistettaessa päällysteitä autoteollisuudessa; nämä ovat akryylihapon tai metakryylihapon yhden tai useamman alkyyliesterin polymeerejä tai kopolymeerejä, jolloin haluttaessa voidaan käyttää myös muita etyleenisesti tyydyttämättömiä monomeereja. Sopiviin akryyliestereihin kuuluvat metyylimetakrylaatti, etyylimetakrylaatti, propyylimetakrylaatti, butyylimetakrylaatti, etyyliakrylaatti, butyyliakrylaatti ja 2-etyyliakrylaatti. Sopiviin muihin kopolymeroituviin monomeereihin kuuluvat vinyyliasetaatti, vinyylipropionaatti, akrylonitriili, styreeni ja vinyylitolueeni. Jos akryylipolymeerin halutaan olevan lämpökovettuvaa, ristiliittyvää tyyppiä, jälkimmäisen lisänä käytettäviin sopiviin funktionaalisiin monomeereihin kuuluvat akryylihappo, hydroksietyyliakrylaatti, hydroksietyylimetakrylaatti, 2-hydroksipropyyliakrylaatti, 2-hydroksipropyylimetakrylaatti, N-(alkoksimetyyli)akryyliamidit ja N-(alkoksimetyyliJmetakryyliamiditi, joissa alkoksiryhmä voi olla esimerkiksi butoksiryhmä, glysidyyliakrylaatti ja glysidyylimetakrylaatti. Päällyskerroskoostumus voi tässä tapauksessa sisältää myös poikkisidoksia muodostavaa ainetta kuten di-isosyanaattia, diepoksidia tai erikoisesti typpihartsia, siis formaldehydin kondensaattia typpipitoisen yhdisteen kuten urean, tiourean, melamiinin tai bentsoguanaminin kanssa tai tällaisen kondensaatin alempaa alkyylieetteriä, jolloin alkyyliryhmä sisältää 1-4 hiiliatomia. Erikoisen sopivia poikkisidoksia muodostavia aineita ovat melamiini/formaldehydi-kondensaatit, joissa huomattava osa metyloliryhmistä on eetteröity reaktion avulla butanolin kanssa.

Päällyskerroskoostumus voi sisältää sopivaa katalyyttiä ristiliitosreaktiota varten akryylipolymeerin ja poikkisidoksia muodostavan aineen välillä, esimerkiksi happamasti reagoivaa yhdistettä, kuten hapanta butyylimaleaattia, hapanta butyylifosfaattia tai p-tolueenisulfonihappoa. Vaihtoehtoisesti katalyyttinen vaikutus voidaan saada lisäämällä vapaita happoryhmiä akryylipolymeeriin, esimerkiksi käyttämällä akryylihappoa tai metakryylihappoa komonomeerinä polymeeriä valmistettaessa.

Päällyskerrospolymeeri voi olla joko liuoksena tai dispersiona päällyskerroskoostumuksen haihtuvassa kantajanesteessä, toisin sanoen, kantajaneste voi olla joko liuotin tai ei-liuotin päällyskerrospolymeeriä varten. Jos neste on liuotin, se voi olla jokin orgaaninen neste tai orgaanisten nesteiden seos, joita sopivasti käytetään polymeerien liuottimina päällystekoostumuksissa, esimerkiksi alifaattinen hiilivety, kuten heksaani tai heptaani, aromaattinen hiilivety, kuten tolueeni tai ksyleeni, ja vaihtelevan kiehumispistealueen hiilivedyt, jotka ovat pääasiassa alifaattisia, mutta joiden aromaattinen pitoisuus on merkittävä, esterit kuten butyyliasetaatti, etyleeniglykolidiasetaatti ja 2-etoksietyyliasetaatti, ketonit kuten asetoni ja metyyli-isobutyyliketoni ja alkoholit kuten butyylialkoholi. Kantajanesteeksi valittu neste tai nesteseos riippuu päällyskerrospolymeerin luonteesta päällystystekniikassa hyvin tunnettujen periaatteiden mukaisesti niin, että polymeeri liukenee nesteeseen.

Jos kantajaneste on orgaaninen ei-liuotin, sen polaarisuus on verrattain pieni edellä mainittuihin verrattuna ja se voi muodostua yhdestä tai useammasta alifaattisesta hiilivedystä kuten heksaanista, heptaanista tai pienen aromaattisen pitoisuuden omaavista petroolijakeista haluttaessa sekoitettuina suuren polaarisuuden omaavien nesteiden kanssa, joita edellä on mainittu, sen saavuttamiseksi, että kokonaisnesteseos ei ole liuotin päällyskerrospolymeerin suhteen. Tässä tapauksessa päällyskerroskoostumus on vedetön polymeeridispersio ja se on yleensä steerisesti stabiloitu dispersio, jossa polymeeriosaset on stabi5 loitu möhkäle- tai oksaspolymeerin avulla, jolloin yksi polymeeriaineosa ei solvatoidu nesteen vaikutuksesta ja on liittynyt dispergoituun polymeeriin. Hyvin tunnetut periaatteet, joiden mukaan tällaisia dispersioita voidaan valmistaa, on perusteellisesti esitetty patentti- ja muussa kirjallisuudessa, esimerkiksi GB-patenttijulkaisussa

941 305; 1 052 241; 1 122 397 ja 1 231 614 sekä kirjassa Disperision Polymerisation in organic Media, toimittanut K.E.J. Berret (John Wiley and Sons, 1975).

Vaihtoehtoisesti voi päällyskerroskoostumus alus15 maalikoostumuksen tavoin olla vesiperusteinen ja tässä, tapauksessa myös päällyskerroskoostumus voi olla joko liuoksena tai stabiilina dispersiona vesipitoisessa väliaineessa. Dispersion tapauksessa se voi olla stäerisesti stabiloitu, kuten esimerkiksi valmistettuna disper20 siopolymeroinnin avulla GB-patenttihakemuksessa 7 940 088 (julkaistu patenttihakemuksena nro 2 039 497A) esitetyn menettelyn avulla tai varausstabiloitu, kuten esimerkiksi valmistettuna hyvin tunnettujen vesipitoisten emulsiopolymerointimeneteImien avulla. Alusmaalikoostumuksen poly25 meerisistä mikro-osasista poiketen päällyskerrospolymeeri voi aina olla lämpökovettuvaa tyyppiä ja siten pystyä ristiliittymään levittämisen jälkeen alustalle, haluttaessa poikkisidoksia muodostavan aineen avulla.

Tavallisesti päällyskerroskoostumus on oleellises30 ti väritön niin, että pohjustuksen antamaa pigmentointivaikutusta ei merkittävästi muuteta, mutta eräissä tapauksissa voi olla edullista, tavallisimmin jos pohjustus sisältää metallipigmenttejä, muodostaa päällyskerroskoostumukseen läpinäkyvä sävytys.

Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisessä vaiheessa levitetään alusmaalikoostumusta alustan pinnalle, joka voi olla etukäteen pohjustettu tai muuten käsitelty alalla tavanomaiseen tapaan. Alustat, joihin keksinnön mukaan kohdistuu päämielenkiinto, ovat metalleja, kuten terästä tai alumiinia, joita tavallisesti käytetään autokorien valmistuksessa, mutta muitakin materiaaleja kuten lasia, keramiikkaa, puuta tai jopa muovia voidaan käyttää edellyttäen, että ne kestävät sen lämpötilan, jossa monikerroksisen päällysteen lopullinen kovetus suoritetaan. Alusmaalikoostumuksen levittämisen jälkeen muodostuu siitä polymeerikalvo alustan pinnalle. Haluttaessa voidaan tämä saavuttaa kohdistamalla alustaan ja levitettyyn päällysteeseen kuumennus veden ja mahdollisten orgaanisten nestemäisten laimentimien poistamiseksi siitä haihduttamalla ja keksinnön piiriin kuuluu kuumennuslämpötilan käyttäminen, joka on riittävä poikkisidosten muodostamiseen alusmaalikerrokseen tapauksissa, joissa koostumus sisältää lämpökovettuvaa tyyppiä olevaan kalvonmuodostavaa materiaalia. Keksinnön erikoinen etu on kuitenkin, että on riittävää käyttää vain lyhyttä kuivausaikaa sen saavuttamiseksi, että päällyskerroskoostumusta voidaan levittää alusmaalikerrokselle ilman, että esiintyy taipumusta edellisen sekoittumiseksi tai liukenemiseksi jälkimmäiseen sillä tavalla, joka voi esimerkiksi haitata metallipigmentoinnin asianmukaista suuntautumista niin, että saavutetaan optimaalinen väike-vaikutus. Sopivat kuivausolosuhteet kussakin yksittäisessä tapauksessa riippuvat muun muassa ympäristön kosteudesta, mutta yleensä 1-5 minuutin kuivausaika 15-80°C lämpötilassa on riittävä kahden päällystekerroksen sekoittumisen estämiseksi. Samanaikaisesti päällyskerroskoostumus kostuttaa sopivasti alusmaalikerroksen niin, että saavutetaan tyydyttävä kerrosten välinen adheesio.

Päällyskerroskoostumuksen levittämisen jälkeen alusmaalikerrokselle voidaan päällystettyyn alustaan kohdistaa kuumennus- tai kovetuskäsittely, jolloin päällyskerroksen haihtuva kantajaneste poistuu ja jolloin mahdollisesti päällyskerroksen ja/tai alusmaalikerroksen kalvonmuodostava materiaali ristiliittyy poikkisidoksia muodostavan aineen (aineiden) vaikutuksesta. Tämä kuumennus- tai kovetuskäsittely suoritetaan tavallisesti alueella 100-140°C olevassa lämpötilassa, mutta haluttaessa tätä alempaa lämpötilaa voidaan käyttää edellyttäen, että se on riittävän korkea vaadittavan ristiliittymismekanismin käynnistämiseksi.

Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä voidaan alusmaali- ja päällyskerroskoostumusta levittää alustalle jonkun tavanomaisen menetelmän avulla, kuten sivelemällä, ruiskuttamalla, kastamalla tai valuttamalla, mutta on suositeltavaa, että käytetään ruiskutus levittämistä , koska tällöin saavutetaan parhaat tulokset sekä pigmentoinnin säädön, erikoisesti metallipigmenttien suuntautumisen ja kiillon suhteen. Jokaista tunnettua ruiskutusmenetelmää voidaan soveltaa, esimerkiksi paineilmaruiskutusta, sähköstaattista ruiskutusta, kuumaruiskutusta ja ilmatonta ruiskutusta ja joko käsitai automaattiset menetelmät ovat sopivia.

Levitetyn alusmaalikerroksen paksuus on edullisesti 12,5 - 37,5 mikrometriä ja päällysmaalikerroksen 25-75 mikrometriä (kummassakin tapauksessa kuivan kerroksen paksuus).

Kuten edellä olevasta esityksestä ilmenee, keksinnön etuna on, mikäli tarkastellaan metallihohtoviimeistelyjä, alusmaali/kirkaskerros-järjestelmän muodostaminen, jolloin poistetaan ilmansaastumisen aiheuttamat epäkohdat tai vähennetään niitä huomattavasti käyttämällä vesiperusteista alusmaalikoostumusta ilman, että heikennetään metallipigmentoinnin orietoitumisen hyvää valvontaa. Jos on kyseessä täyteläistä väriä olevat viimeistelyt, pigmentoinnin orientointivalvonta ei luonnollisestikaan ole enää merkittävä tekijä, mutta se etu säilyy, että alusmaalikalvoa ei vaurioiteta levitettäessä päällyskerroskoostumusta sille ja on myös havaittu, että alusmaalikalvo on huomattavasti vähemmän altis räiskeiden muodostumisena tunnetulle ilmiölle kuin vesiperusteiset päällysteet, jotka eivät sisällä polymeerisiä mikro-osasia.

Keksintöä esitellään seuraavien esimerkkien avulla, jolloin osat ja prosenttimäärät ovat painon mukaan. Näissä esimerkeissä alusmaalikoostumusten viskositeettiarvot 7? mitattiin käyttäen kahta eri laitetta. Täl^a —1 löin ^-arvot leikkuunopeudella 10 000 sek mitattiin käyttäen ICI Cone and Plate Viskosimeter-laitetta muunnoksena, joka oli suunniteltu peittämään 0-2,0 poisea oleva viskositeettiarvo kyseessä olevalla leikkuunopeudella. Tämä mittalaite on esitetty C.H. Monk'in artikkelissa julkaisussa Journal of the Oil and Colour Chemists Association, heinäkuu 1966 ja sitä valmistaa Research Equipment (London) Limited.

Arvot ey leikkuunopeudella 1,0 sek mitattiin cl käyttäen Rheomat 30 samankeskistä sylinterimäistä viskosimetriä 'A'-kupin ja punnuksen kanssa; jokaiseen näytteeseen kohdistettiin 660 sek oleva leikkuunopeus, kunnes saatiin vakiona pysyvä leikkuuvoimalukema, minkä jälkeen leikkuunopeus välittömästi muutettiin arvoon 1,0 sek 1 ja mitattiin leikkuuvoima sekä laskettiin viskositeetti näistä arvoista. Rheomat 30 laitetta valmistaa Contraves AG, Ziirich; Rheomat on rekisteröity kauppanimi.

Esimerkki 1

A. Dispersion valmistus polymeerisistä mikro-osasista alifaattiseen hiilivetyyn.

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla, lämpömittarilla, palautusjäähdyttäjällä ja välineillä monomeerin lisäämiseksi palautuvaan tisleeseen, panostettiin 35,429 osaa heptaania. Tämä kuumennettiin palautus lämpötilaan (95-96°C) ja sitten lisättiin seuraavat esisekoitetut aineosat:

metyylimetakrylaattia

5,425 osaa absodi-isobutyronitriiliä oksaskopolymeeristabiloijaa (33-%:ista seuraavassa esiteltävää liuosta)

0,420 osaa

1,984 osaa

Reaktorin sisältöä pidettiin palautuskuumennuslämpötilassa 30 minuuttia niin, että muodostui polymeerin siemen-dispersio, minkä jälkeen palautettavaan tisleeseen syötettiin seuraavat etukäteen sekoi tetut aineosat 3 tunnin aikana:

<td> metyylimetakrylaattia</td><td> 25,000</td><td> osaa</td>

<td> allyylimetakrylaattia</td><td> 0,775</td><td> osaa</td>

<td> atsodi-isobutyronitriiliä</td><td> 0,338</td><td> osaa</td>

<td> oksaskopolymeeriä olevaa stabiloijaa (33-%:ista seuraavassa esiteltävää liuosta)</td><td> 5,316</td><td> osaa</td>

Syötön päätyttyä reaktorin aineosia pidettiin palautuskuumennuslämpötilassa edelleen 1 tunti, minkä jälkeen lisättiin 12,874 osaa heptaania ja palautuskuumennus aloitettiin uudestaan. Seuraavat etukäteen sekoitetut aineosat syötettiin sitten reaktoriin palautetun tisleen mukana tasaisella nopeudella 1 tunnin aikana:

<td> metyylimetakrylaattia</td><td> 3,883</td><td> osaa</td>

<td> butyyliakrylaattia</td><td> 3,066</td><td> osaa</td>

<td> hydroksietyyliakrylaattia</td><td> 2,044</td><td> osaa</td>

<td> akryylihappoa</td><td> 1,226</td><td> osaa</td>

<td> atsodi-isobutyronitriiliä</td><td> 0,071</td><td> osaa</td>

oksaskopolymeeristabiloidaa (33-%:ista seuraavassa esiteltävää liuosta)

2,149 osaa

Syötön päätyttyä pidettiin reaktioseosta palautuskuumennus lämpötilassa 1 tunti. Saatiin ristiliittyneen polymeerin mikro-osasten stabiili dispersio, jonka haihtumattomien kiinteiden aineiden kokonaispitoisuus oli 43,5-44,5 % ja mihinkään polaariseen liuottimeen liukenemattomien haihtumattomien kiinteiden ainei den pitoisuus (so. geelipitoisuus) oli 34,5-35 %.

Edellä esitetyssä menettelyssä käytetty oksaskopolymeeristabiloija saatiin seuraavasti. 12-hydroksisteariinihappo itsekondensoitiin noin 31-34 mg KOH/g (vastaten molekyylipainoa 1650-1800) olevaan happolukuun ja sen annettiin sitten reagoida ekvivalentin määrän kanssa glysidyylimetakrylaattia. Saatu tyydyttämätön esteri kopolymeroitiin painosuhteessa 2:1 seoksen kanssa, joka sisälsi metyylimetakrylaattia ja akryylihappoa suhteessa 95:5. Kopolymeeriä käytettiin 33-%:sena liuoksena seoksessa, joka sisälsi etyyliasetaattia 11,60 %, tolueenia 14,44 %, alifaattista alkoholia, kp. 98-122°C, 61,29 % ja alifaattista hiilivetyä, kp. 138-165°C, 12,67 %.

B. Polymeerimikro-osasten siirto dispersioon vesipitoiseen väliaineeseen.

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla, lämpömittarilla ja välineillä haihtuvan liuottimen poistamiseksi tislaamalla, panostettiin:

demineralisoitua vettä 72,308 osaa butoksietanolia 10,332 osaa dimetyyliaminoetanolia 0,529 osaa

Reaktorin sisältö kuumennettiin 100°C lämpötilaan ja 46,497 osaa vaiheesta A saatua mikro-osasten dispersiota syötettiin siihen sellaisella nopeudella, että dispersion sisältämä heptaani poistui tislautunalla muodostamatta merkittävää pitoisuutta reaktorin sisältöön. Tähän tarvittava aika oli noin 2 tuntia ja tisleen, joka muodostui pääasiassa heptaanista ja pienestä määrästä vettä, määrä oli 29-30 osaa.

Tuote oli polymeerimikro-osasten stabiili vesidispersio, jonka haihtumattomien kiinteiden aineiden pitoisuus oli 20-22 % ja pH-arvo 7,2 - 7,5.

C. Alumiinipigmenttitiivisteen valmistus

Sekoitettuun sekoitusastiaan panostettiin: alumiinitahnaa (metallipitoisuus 65 %) 5,8 osaa butoksietanolia 2,9 osaa

Näitä aineosia sekoitettiin yhdessä 15 minuuttia ja sitten lisättiin vielä 2,9 osaa butoksietanolia vakionopeudella 30 minuutin aikana, minkä jälkeen seosta sekoitettiin edelleen 1 tunti. Siihen lisättiin sitten 4,84 osaa heksametoksimetyylimelamiinia ja sekoitusta jatkettiin 1 tunti; lopuksi lisättiin vielä 1,93 osaa heksametoksimetyylimelamiinia ja 0,97 osaa butoksietanolia ja seosta sekoitettiin 1 tunti edelleen.

D. Alusmaalikoostumuksen valmistus

Seuraavia aineosia:

alumiinitiivistettä vaiheesta C mikro-osasten dispersiota vaiheesta B heksametoksimetyylimelamiinia

19,34 osaa

79,61 osaa

0,46 osaa p-tolueenisulfonihapon dimetyyliaminoetanolisuolaa, 10-%:inen liuos demineralisoidussa vedessä

3,57 osaa sekoitettiin keskenään 1 tunti. Täten saadun alusmaali koostumuksen ominaisuudet olivat seuraavat:

kiinteäainepitoisuus: 27,2 % näennäinen viskositeetti^ ; 35 poisea leikkuuno-1 ' ^a peudella D = 1 s

E. Akryylipolymeerin valmistus kirkasta päällystekoostumusta varten

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla, lämpömittarilla ja palautusjäähdyttäjällä, panostettiin:

ksyleeniä 22,260 osaa aromaattista hiilivetyä (kp. 190-210°C) 10,00 osaa

Seos kuumennettiin palautuslämpötilaan (142— 146°C) ja lisättiin seuraavat esisekoitetut aineosat vakionopeudella 3 tunnin aikana:

<td> styreeniä</td><td> 21,49</td><td> osaa</td>

<td> etyyliakrylaattia</td><td> 4,51</td><td> osaa</td>

<td> 2-etyyliheksyyliakrylaattia</td><td> 13,75</td><td> osaa</td>

<td> hydroksietyyliakrylaattia</td><td> 10,05</td><td> osaa</td>

<td> akryylihappoa</td><td> 0,49</td><td> osaa</td>

<td> kumeen ihydroperoks idia</td><td> 1,41</td><td> osaa</td>

<td colspan="3"> Reaktantteja pidettiin palautuskuumennuslämpötilassa</td>

<td> lä 2 tuntia, minkä jälkeen lisättiin:</td><td></td><td></td>

<td> isobutyylialkoholia</td><td> 12,72</td><td> osaa</td>

<td> ksyleeniä</td><td> 3,32</td><td> osaa</td>

Täten saadun kirkkaan polymeeriliuoksen kiinteäainepitoisuus oli 50 %.

F. Liuotinperus teisen kirkkaan päällystekoostumuksen valmistus

Seuraavat aineosat sekoitettiin keskenään:

<td> polymeeriliuosta vaiheesta E</td><td> 53,3</td><td> osaa</td>

<td> butyloitua melamiini/formaldehydi-hartsia, 67-%:inen liuos bu-</td><td></td><td></td>

<td> tanolissa</td><td> 26,5</td><td> osaa</td>

<td> dipenteeniä</td><td> 5,0</td><td> osaa</td>

<td> Virtausta edistävää polymeeriä, 10-%:inen liuos ksyleenissä</td><td> 0,1</td><td> osaa</td>

<td> isobutyylialkoholia</td><td> 2,0</td><td> osaa</td>

<td> ksyleeniä</td><td> 13,1</td><td> osaa</td>

Saatiin kirkas liuos, jonka kiinteäainepitoisuus oli 44,4 %. Sen viskositeetti oli 40 sek. (B.S. B4 kuppi 25°C:ssa).

G. Alusmaalikerroksen ja kirkkaan päällyskerroksen levittäminen alustalle.

Metallilevy käsiteltiin pohjustamalla ja hiontalakkavärillä, sitten levitettin kaksi kerrosta vaiheesta D saatua metalli- alusmaalikoostumusta ruiskuttamalla ja laimentamatta 22°C lämpötilassa ja 39 % suhteellisessa kosteudessa. Kerrosten välillä sallittiin kahden minuutin kuivumisaika; maalin virtausnopeus ruiskulaitteesta oli 400 ml/min.

Toisen alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen levyä puhallettiin ilmalla 25°C:ssa ja sitten levitettiin vaiheen F mukaista kirkasta päällystettä kaksi kerrosta, jolloin kirkkaan kerroksen koostumusta oli laimennettu etukäteen ksyleenillä 45 sek viskositeettiin (B.S. B3 kuppi 25°C:ssa). Nämä kaksi kerrosta levitettiin märkänä märälle käyttäen kahden minuutin kuivumisaikaa kerrosten levittämisen välillä. Lopullisen kolmen minuutin kuivumisen jälkeen pidettiin levyä uunissa 125-130°C:ssa 30 minuuttia.

Saadun hopavärisen metallipäällysteen väike oli erinomainen eikä siinä esiintynyt siirtymiä ja se vastasi ulkonäöltään korkeimman laadun välke-viimeistelyä saatuna pelkästään liuotinperusteisesta maali järjestelmästä. Kiilto ja kerrosten välinen kiinnittyminen olivat hyvät eikä kirkkaan kerroksen painumista alusmaalikerrokseen esiintynyt.

Esimerkki 2

Metallilevy pohjustettiin ja käsiteltiin hiontalakkavärillä, sitten levitettiin ruiskuttamalla kaksi kerrosta esimerkin 1 vaiheessa D esitettyä metallialusmaalikoostumusta laimentamatta 25°C lämpötilassa ja 58 % suhteellisessa kosteudessa. Kerrosten levit29

68985 tämisen välillä sallittiin kahden minuutin kuivumisaika; maalin virtausnopeus maaliruiskusta oli 400 ml/min.

Toisen alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen kuivattiin levyä 35-42°C lämpötilassa 10 minuuttia ja sille levitettiin sitten kaksi kerrosta esimerkin 1 vaiheen F mukaista kirkasta päällyskoostumusta, kirkkaan päällystekoostumuksen ollessa laimennettu etukäteen 45 sekunnin viskositeettiin ksyleenillä (B.S. B3 kuppi 25°C:ssa). Nämä kaksi kerrosta levitettiin märkänä märälle käyttäen kahden minuutin kuivumisaikaa kerrosten levittämisen välillä. Lopullisen kolmen minuutin kuivumisajan jälkeen pidettiin levyä uunissa 125-130°C lämpötilassa 30 minuuttia.

Täten saadun päällysteen ominaisuudet olivat yhtä erinomaiset kuin esimerkissä 1 esitetyn.

Esimerkki 3

A, Polymeerimikro-osasten vesipitoisen dispersion valmistus

<td></td><td> Valmistettiin seuraavat esiseokset:</td><td></td><td></td>

<td> (i)</td><td> Monomeeriesiseos</td><td></td><td></td>

<td></td><td> metyylimetakrylaattia</td><td> 18,350</td><td> osaa</td>

<td></td><td> alllyylimetakrylaattia</td><td> 1,340</td><td> osaa</td>

<td></td><td> styreeniä</td><td> 4,700</td><td> osaa</td>

<td></td><td> butyyliakrylaattia</td><td> 18,800</td><td> osaa</td>

<td></td><td> metakryy1ihappoa</td><td> 1,410</td><td> osaa</td>

<td></td><td> prim.-oktyylimerkaptaania</td><td> 0,159</td><td> osaa</td>

<td></td><td> (nonyylifenolin + 5 moolia ety-</td><td></td><td></td>

<td></td><td> leenioksidin) sulfaatin ammonium-</td><td></td><td></td>

<td></td><td> suolaa</td><td> 0,185</td><td> osaa</td>

<td> (ii)</td><td> Initiaattoriliuos</td><td></td><td></td>

<td></td><td> ammoniumpersulfaattia</td><td> 0,130</td><td> osaa</td>

<td></td><td> demineralisoitua vettä</td><td> 4,010</td><td> osaa</td>

(iii) Pinta-aktiivisen aineen liuos metyylimetakrylaattia (nonyylifenolin + 5 moolin ety leenioksidin) sulfaatin ammo20,00 osaa niunsuolaa

20,000 osaa

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla, lämpömittarilla, palautusjäähdyttämällä ja välineillä kahden erillisen nestesyötön valvottua lisäämistä varten, panostettiin:

demineralisoitua vettä

47,641 osaa pinta-aktiivisen aineen liuosta

<td> (iii)</td><td> 0,100 osaa</td>

<td> Panos</td><td> kuumennettiin 80-85°C: seen, sitten li-</td>

<td> sättiin 2,00</td><td> osaa monomeeriesiseosta (i) ja seosta</td>

pidettiin 80-85°C:ssa 15 minuuttia. Siihen lisättiin sitten 1,068 osaa initiaattoriliuosta (ii) ja reaktioseosta pidettiin samassa lämpötilassa 20 minuuttia. Sitten lisättiin seuraavat etukäteen keskenään sekoitetut aineosat vakionopeudella 5 tunnin aikana: monomeeriesiseosta (i) 42,944 osaa hydroksi-isopropyylimetakrylaattia 2,350 osaa Saman 5 tunnin aikana syötettiin erikseen vakionopeudella 3,672 osaa initioaattoriliuosta (ii). Reaktioseosta pidettiin sitten 80-85°C:ssa 1 tunti ja jäähdytettiin sitten huoneenlämpötilaan, jolloin saatiin ristiliitettyä polymeeriä olevien mikro-osasten stabiili vesidispersio. Dispersion kiinteiden aineiden kokonaispitoisuus oli 46,6 % ja mihinkään orgaaniseen liuottimeen liukenemattomien, haihtumattomien kiinteiden aineiden pitoisuus 44,5 %.

B. Alusmaalikoostumuksen valmistus

Esiseos (iv)

2,563 osaa kaupallista sakeuttajaa, joka tunnetaan nimellä Acrysol ASE 60 (Acrysol on rekisteröity kauppanimi, valmistaja . Rohm &amp; Haas Company) sekoitettiin riittävän määrän kanssa dimetyyliaminoetanolin 25-%:ista liuosta demineralisoidussa vedessä pH-arvon saamiseksi arvoon 7,65. Sitten lisättiin demineralisoitua vettä, kunnes kokonaismäärä oli 23,956 osaa.

Esiseos (v)

Seoksen, joka sisälsi 29,299 osaa edellä vaiheesta A saatua mikro-osasten dispersiota ja 18,614 osaa demineralisoitua vettä, pH saatettiin arvoon 7,65 lisäämällä riittävä määrä dimetyyliaminoetanolin 25-%:ista liuosta demineralisoidussa vedessä. Sitten lisättiin sekoittaen 23,956 osaa edellä esitetyllä tavalla valmistettua esiseosta (iv).

Sekoituslaitteeseen panostettiin sekoittaen: alumiinitahnaa (metallipitoisuus 65 %) 5,133 osaa 2-butoksietanolia 15,193 osaa

Panosta sekoitettiin 15 minuuttia ja sitten lisättiin:

heksametoksimetyylimelamiinia 3,696 osaa polypropyleeniglykolia(keskim.molekyylipaino 400 ) 2,464 osaa ja sekoittamista jatkettiin vielä 1 tunti.

Sitten lisättiin:

esiseosta (v) 71,869 osaa demineralisoitua vettä 1,623 osaa ja sekoittamista jatkettiin vielä 1 tunti. Täten saadun alusmaalikoostumuksen ominaisuudet olivat seuraavat:

kiinteäainepitoisuus: 20,5 % näennäinen viskositeetti34,6 poisea leikkuunopeudella D= 1 s ¹

0,42 poisea D-arvolla 10 000 s

C. Akryylipolymeerin valmistus kirkasta päällyskerrosta varten

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla, lämpömittarilla ja palautusjäähdyttäjällä, panostettiin 42,20 osaa isopropanolia. Tämä kuumennettiin palautuskuumennuslämpötilaan (84°C) ja lisättiin seuraavat etukäteen keskenään sekoitetut aineosat vakionopeudella 3 tunnin aikana:

<td> metyylimetakrylaattia</td><td> 19,85</td><td> osaa</td>

<td> butyyliakrylaattia</td><td> 24,80</td><td> osaa</td>

<td> hydroksietyylimetakrylattia</td><td> 2,48</td><td> osaa</td>

<td> akryylihappoa</td><td> 2,48</td><td> osaa</td>

<td> isopropanolia</td><td> 7,45</td><td> osaa</td>

<td> bentsoyyliperoksidia (60-%:inen</td><td></td><td></td>

<td> tahna dimetyyliftalaatissa)</td><td> 0,74</td><td> osaa</td>

Reaktantteja pidettiin palautuskuumennuslämpötilassa edelleen 2 tuntia. Saatiin polymeeriliuos, jonka kiinteäainepitoisuus oli 50 %. Tästä poistettiin suoraan tislaamalla 28,87 osaa isopropanolia ja jäännökseen lisättiin sekoittaen 1,86 osaa dimetyyliaminoetanolia ja sitten 80,35 osaa demineralisoitua vettä. Isopropanolin ja veden atseotrooppisen seoksen tislausta jatkettiin sitten 96-98°C lämpötilaan asti, lisättiin uudestaan demineralisoitua vettä tisleen korvaamiseksi. Tisleen kokonaismäärä oli 118,83 osaa ja lisätyn demineralisoidun veden määrä oli 114,65 osaa. Tällöin saatiin akryylipolymeerin vesiliuos, jonka kiinteäainepitoisuus oli 33,5 %.

D. Vesiperusteisen kirkkaan päällyskerroskoostumuksen valmistus

Seuraavat aineosat sekoitettiin keskenään: polymeeriliuosta edellä olevasta vaiheesta C 71,16 osaa heksametoksimetyylimelamiinia 6,29 osaa butoksietanolia 12,26 osaa

<td> demineralisoitua vettä p-tolueenisulfonihapon dimetyyliaminoetyylisuolaa (pH-arvo 7,6)</td><td> 5,50 osaa 0,79 osaa</td>

Täten saadun kirkkaan päällyskerroskoostumuksen kiinteäainepitoisuus oli 31,5 % ja sen viskositeetti 0,5 poi-

E. Alusmaalikerroksen ja kirkkaan päällyskerroksen levittäminen alustalle.

Metallilevy pohjustettiin ja käsiteltiin hiontalakkamaalilla, sitten levitettiin ruiskuttamalla kolme kerrosta vaiheen B mukaista metallialusmaalikoostumusta laimentamatta 25°C lämpötilassa ja 51 % suhteellisessa kosteudessa. Yhden minuutin kuivausvaihe sallittiin kerrosten levittämisen välillä; maalin virtausnopeus maaliruiskusta oli 400 ml/min.

Kolmannen alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen levyä kuivattiin 10 minuuttia 35-42°C:ssa ja sitten sille levitettiin kolme kerrosta vaiheesta D saatua kirkasta päällyskerroskoostumusta. Nämä kolme kerrosta levitettiin märkänä märalle käyttäen kahden minuutin kuivumisaikaa kerrosten levittämisen välillä ja lopuksi 3 minuutin kuivausaikaa. Levy esikuumennettiin sitten 70°C:ssa ja pidettiin sitten 30 minuuttia uunissa 150°C:ssa

Täten saadun päällysteen väike oli erinomainen eikä siinä esiintynyt siirtymiä ja sen ulkonäkö vastasi parhaita täysin liuotinperusteisten maalijärjestelmien avulla saatuja. Kiilto ja kerrosten välinen kiinnittyminen olivat hyvät eikä kirkas päällyskerros ollut painunut alusmaalikerrokseen.

Esimerkki 4

A. Polymeerimikro-osasten vesipitoisen dispersion valmistus

Reaktoriin, joka oli varustettu sekoittajalla lämpömittarilla, palautusjäähdyttäjällä ja välineillä kahden erillisen nestesyötön lisäämiseksi, panostettiin: demineralisoitua vettä 29,030 osaa ja sitten lisättiin esisekoitettu seos, joka sisälsi metyylimetakrylaattia 0,029 osaa (nonyylifenolin + 5 moolin etyleenioksidin) sulfaatin ammoniumsuolaa 0,029 osaa Reaktorin sisältö kuumennettiin 80-85°C:seen sekoittaen ja lisättiin seuraavct esisekoitetut aineosat:

butyyliakrylaattia 0,069 osaa metyylimetakrylaattia 0,069 osaa

Reaktioseosta pidettiin 80-85°C:ssa 15 minuuttia, minkä jälkeen lisättiin seos, joka sisälsi:

demineralisoitua vettä 0,67 osaa armoniumpersulf aattia 0,021 osaa

Kun reaktorin sisältöä oli pidetty 80-85°C:ssa vielä 20 minuuttia, lisättiin reaktoriin seuraavat esisekoitetut aineosat vakionopeudella 3 tunnin aikana:

<td> butyyliakrylaattia</td><td> 10,758</td><td> osaa</td>

<td> metyylimetakrylaattia</td><td> 10,189</td><td> osaa</td>

<td> allyylimetakrylaattia</td><td> 0,686</td><td> osaa</td>

<td> (nonyylifenolin + 5 moolin etylee-</td><td></td><td></td>

<td> nioksidin) sulfaatin ammoniumsuolaa</td><td> 0,081</td><td> osaa</td>

ja samanaikaisesti reaktoriin syötettiin vakionopeudella saman 3 tunnin jakson aikana liuos, joka sisälsi

0,037 osaa ammoniumpersulfaattia 4,985 osassa demineralisoitua vettä.

Edellä esitettyjen syöttöjen päätyttyä pidettiin reaktorin sisältöä 80-85°C:ssa 1 tuntia. Sitten lisättiin 34,716 osaa demineralisoitua vettä ja lämpötila nostettiin takaisin 80-85°C:een, sitten lisättiin seuraavat esisekoitetut aineosat vakionopeudella 1 tunnin aikana:

metakryylihappoa 0,950 osaa butyyliakrylaattia 2,035 osaa hydroksietyyliakrylaiattia 1,357 osaa metyylimetakrylaattia 0,950 osaa (nonyylifenolin + 5 moolin etyleenioksidin) sulfaatin ammoniumsuolaa 0,950 osaa ja samanaikaisesti vakionopeudella saman 3 tunnin jakson aikana syötettiin reaktoriin liuos, joka sisälsi 0,019 osaa ammoniumpersulafattia ja 0,016 osaa natriumboraattia 0,595 osassa demineralisoitua vettä. Molempien syöttöjen päätyttyä pidettiin reaktioseoksen lämpötilaa 80-85°C:ssa 1 tunti, minkä jälkeen se jäähdytettiin nopeasti polymeerimikro-osasten stabiilin vesidispersion saamiseksi. Dispersion haihtumattornien kiinteiden aineiden kokonaispitoisuus oli 30 % ja orgaanisiin liuottimiin liukenemattomien haihtumattomien kiinteiden aineiden pitoisuus oli 27 %.

B. Alusmaalikoostumuksen valmistus

Vaiheesta A saadun dispersion pH saatettiin arvoon 8,0 lisäämällä dimetyyliaminoetanolia ja sitä panostettiin 54,15 paino-osaa sekoittajaan. Siihen lisättiin sitten mainitussa järjestyksessä seuraavat aineosat:

demineralisoitua vettä 18,91 osaa butoksietanolia 8,12 osaa alumiinipigmenttitiivistettä (esitetty esimerkissä 1 (C). 18,02 osaa

Seosta sekoitettiin 1 tunti alusmaalikoostumuksen saamiseksi, jonka ominaisuudet olivat seuraavat:

kiinteäainepitoisuus: 25,8 % näennäinen viskositeetti'Q : 20 poisea 1 ikkuunopeudefla D = 1 s~l

0,2 poisea leikkuunopeudella D = 10 000 s¹

C. Alusmaalikerroksen ja kirkkaan päällyskerroksen levittäminen alustalle

Pohjustetulle ja hiomalakkamaalilla käsitellylle metallilevylle levitettiin ruiskuttamalla laimenta matta kaksi kerrosta vaiheesta B saatua metallialusmaalikoostumusta lämpötilassa 22°C ja 39 % suhteellisessa kosteudessa. Kirkas päällyskerroskoostumus, joka sitten levitettiin, oli sama kuin esimerkissä 1 vaiheessa F esitetty ja menettely sekä alusmaalikerrosta että kirkasta päällyskerrosta levitettäessä oli muutoin sama kuin esimerkin 1 vaiheessa G esitetty.

Saadut tulokset olivat samanlaiset kuin esimerkin vaiheessa G esitetyt.

Vertailuesimerkki A

A. Hopeametallisen alusmaalikoostumuksen valmistus ilman mikro-osasia.

Sekoittajaan lisättiin sekoittaen:

alumiinitahnaa (metallipitoisuus 65 %) 6,0 osaa

2-butoksietanolia 18,7 osaa

Panosta sekoitettiin 30 minuuttia ja sitten lisättiin seuraavat aineet:

heksametoksimetyylimelamiinia 4,3 osaa polypropyleeniglykolia (keskim.molekyylipaino 400) 2,9 osaa ja sekoittamista jatkettiin vielä 1 tunti. Sitten lisättiin sekoittaen 30 minuutin aikana 51,2 osaa seuraavassa esimerkissä 5 (C) esitetyn akryylipolymeerin 33,5 % kiinteitä aineita sisältävää vesiliuosta ja sitten 16,9 osaa demineralisoitua vettä.

Täten saadun alusmaalikoostumuksen pigmentti-sideaine-suhde oli sama, heksametoksimetyylimelamiinin suhde haihtumattoman aineen kokonaismäärään oli sama ja näennäisen viskositeetin arvo (0,3 poisea) D-arvolla 10 000 sek 1 oli lähes sama kuin esimerkissä 1 esitetyt arvot keksinnön mukaiselle alusmaalikoostumukselle. Polymeerimikro-osasia sisältämättömän koostumuksen näennäinen viskositeettiarvo osoitti, että se oli sopiva levitettäväksi ruiskuttamalla alustalle; mutta näen näisen viskositeetin pienillä leikkuunopeuksilla, so. D = 1 sek ¹, havaittiin olevan vain likimain 1 poise, mikä osoittaa, että koostumuksella oli vain vähäiset pseudoplastiset tai tiksotrooppiset ominaisuudet.

Alusmaalikoostumusta levitettiin aluslevylle ja peitettiin kirkkaalla akryylipäällystekoostumuksella esimerkissä 1 (G) esitetyllä tavalla, jolloin käytetty kirkas päällystekoostumus oli samaa kuin esimerkin 1 kohdissa (E) ja (F) esitetty. Täten saadun hopeametallipäällysteen väike oli erittäin heikko ja siinä esiintyi siirtymä-juovia. Se oli myös altis räiskymään uunissa kuumennettaessa.

Esimerkeissä 1-4 on esitelty keksintöä sovellettuna metallihohto-päällysteiden valmistamiseen. Seuraavassa esimerkissä esitellään sen soveltamista täyteläistä väriä olevien päällysteiden valmistamiseen.

Esimerkki 5

A. Maalipohjan valmistaminen valkoisesta pigmentistä

Seuraavia aineosia jauhettiin kuulamyllyssä keskenään 16 tuntia:

titaanidioksidipigmenttiä

2-butoksietanolia demineralisoitua vettä dimetyyliaminoetanolia heksametoksimetyylimelamiinia

31,3 osaa

18,9 osaa

18,9 osaa

0,2 osaa

7,7 osaa

Saatu maalipohja, jonka osaskoko oli pienempi kuin 0,5 mikrometriä, laimennettiin sitten 11,6 osalla

2-butoksietanolia ja 11,6 osalla demineralisoitua vettä.

B. Maalipohjan valmistaminen sinisestä pigmentistä

Seuraavia aineosia jauhettiin kuulamyllyssä keskenään 16 tuntia:

<td></td><td> ftaalisyaniinisinistä pigmenttiä</td><td colspan="2"> 12,9 osaa</td>

<td></td><td> 2,butoksietanolia</td><td colspan="2"> 23,8 osaa</td>

<td></td><td> demineralisoitua vettä</td><td colspan="2"> 23,8 osaa</td>

<td></td><td> dimetyyliaminoetanolia</td><td colspan="2"> 0,2 osaa</td>

<td></td><td> heksametoksimetyylimelamiinia</td><td colspan="2"> 9,7 osaa</td>

<td colspan="2"> Saatu maalipohja, jonka osaskoko oli pienempi</td><td> kuin</td><td></td>

<td> 0,</td><td colspan="2"> 5 mikrometriä, laimennettiin sitten 14,8 osalla 2-</td><td></td>

<td colspan="3"> butoksietanolia ja 14,8 osalla demineralisoitua vettä</td><td> ί.</td>

<td> C.</td><td> Akryylipolymeerin vesiliuoksen valmistus</td><td></td><td></td>

<td></td><td colspan="2"> Seuraavat aineosat sekoitettiin keskenään:</td><td></td>

<td></td><td> metyylimetakrylaattia</td><td> 19,9</td><td> osaa</td>

<td></td><td> butyyliakrylaattia</td><td> 24,8</td><td> osaa</td>

<td></td><td> hydroksietyylimetakrylaattia</td><td> 2,5</td><td> osaa</td>

<td></td><td> akryylihappoa</td><td> 2,5</td><td> osaa</td>

<td></td><td> isopropanolia</td><td> 7,4</td><td> osaa</td>

<td></td><td> bentsoyyliperoksidia</td><td> 0,7</td><td> osaa</td>

Seos, joka sisälsi 15,0 osaa edellä esitettyä seosta ja 42,2 osaa isopropanolia, panostettiin sekoittajalla, lämpömittarilla, palautusjäähdyttäjäitä ja välineillä nestesyötön lisäämiseksi valvotulla nopeudella varustettuun astiaan. Astian sisältö kuumennettiin palautuskuumennuslämpötilaan (84°C) ja edellä esitetyn seoksen loppuosa (42,8 osaa) lisättiin siihen vakionopeudella 3 tunnin aikana. Reaktioseosta kuumennettiin jäähdytyspalauttaen vielä 2 tuntia, jolloin saatiin polymeeriliuos, jonka kiinteäainepitoisuus oli 51,0 %. Tähän liuokseen lisättiin sitten 1,8 osaa dimetyyliaminoetanolia, seos kuumennettiin uudestaan palautuskuumennuslämpötilaan ja jäähdyttäjää käyttäen poistettiin tislettä kaikkiaan 33,0 osaa 10 tunnin aikana lisäten samalla 85,0 osaa demineralisoitua vettä. Lopuksi saadun akryylipolymeerin vesiliuoksen kiinteäainepitoisuus oli 33,5 %.

D. Sinisen alusmaalikoostumuksen valmistus

Seuraavat aineosat sekoitettiin keskenään tässä järjestetyksessä:

kohdan (A) mukaista valkoista maalipohjaa, kohdan (B) mukaista sinistä maalipohjaa, esimerkin 1 (B) mukaista mikro-osasdispersiota kohdan (C) mukaista akryylipolymeeriliuosta p-tolueenisulfonihapon 10-%:ista vesiliuosta, saatettuna pH-arvoon 7,6 lisäämällä dimetyyliaminoetanolia

52,25 osaa

8,39 osaa

14,62 osaa

24,33 osaa

0,41 osaa

Saadun alusmaalikoostumuksen viskositeetti oli 16,0 poisea leikkuunopeudella 1 sek ja 0,53 poisea leikkuunopeudella 10 000 sek

E. Alusmaalin ja kirkkaan päällyskerroksen levittäminen alustalle.

Metallilevy käsiteltiin pohjustamalla ja hiontalakkamaalilla, sitten levitettiin ruiskuttamalla kaksi kerrosta vaiheen (D) mukaista sinistä alusmaalikoostumusta laimentamatta 22°C lämpötilassa ja 39 % suhteellisessa kosteudessa. Kahden minuutin kuivumisaika sallittiin kerrosten levittämisen välillä. Toisen alusmaalikerroksen levittämisen jälkeen levyä puhallettiin ilmalla 25°C:ssa ja levitettiin sitten kaksi kerrosta esimerkin 1 (F) mukaista kirkasta päällystyskoostumusta, jolloin kirkas päällystyskoostumus oli laimennettu etukäteen ksyleenillä 45 sekunnin viskositeettiin mitattuna B.S. kupin B3 avulla 25°C:ssa. Kaksi päällyskerrosta levitettiin märkänä märälle käyttäen kahden minuutin kuivumisaikaa kerrosten levittämisen välillä. Lopullisen kolmen minuutin kuivumisajan jälkeen sijoitettiin levy uuniin 125-130°C lämpötilaan 30 minuutiksi.

Saadun päällysteen läpinäkymättömyys ja kiilto olivat hyvät eikä kirkkaan päällystekerroksen painumista alusmaaliin esiintynyt.

Vertailuesimerkki B

A. Sinisen alusmaa!ikoostumuksen valmistus ilman polymeerimikro-osasia.

Seuraavat aineosat sekoitettiin keskenään annetussa järjestyksessä:

esimerkin 5 (A) mukaista valkoista maalipohjaa esimerkin 5 (B) mukaista sinistä maalipohjaa heksametoksimetyylimelamiinia esimerkin 5 (C) mukaista akryylipolymeeriliuosta p-tolueenisulfonihapon 10-%:ista vesiliuosta saatettuna pH-arvoon 7,6 lisäämällä dimetyyliaminoetanolia

54,9 osaa

8,8 osaa

0,3 osaa

35,7 osaa

0,4 osaa

Saadun alusmaalikoostumuksen viskositeetti oli 1,0 poisea leikkuunopeudella 1 sek ja 0,83 poisea leikkuunopeudella 10 000 sek ; tämä tarkoittaa, että sen pseudoplastiset tai tikstrooppiset ominaisuudet olivat erittäin heiB. Alusmaalin ja kirkkaan päällystekerroksen levittäminen alustalle.

Esimerkin 5 (E) menettely toistettiin paitsi, että esimerkin 5 (D) mukainen alusmaalikoostumus korvattiin kohdan (A) mukaisella alusmaalikoostumuksella. Tässä tapauksessa havaittiin merkittävää alusmaalin räiskymistä so. alusmaalikerrokseen joutunut ilma poistui kuplimalla, rikkoen kalvon pinnan ja vaurioittaen sen tasaista ulkonäköä. Lisäksi vaadittiin pitempi kuin kolmen minuutin kuivausaika toisen alusmaalikerroksen ja ensimmäisen kirkkaan päällyskerroksen levittämisen välillä, muutoin kirkas päällyskerros vaikutti haitallisesti aluskerrokseen ja levyn lopulliseen ulkonäköön.