Composition de revêtement en dispersion aqueuse et son procédé
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desdites compositions à des matières plastiques armées de fibres.
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en feuille ou d'une masse de moulage en masse. C'est cette masse de moulage en feuille ou en masse qui est moulée sous compression pour constituer l'élément ou le substrat voulu. Une matière plastique armée de fibres est décrite
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titre de référence dans le présent mémoire..
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 787 230 concerne l'application d'une peinture pulvérulente en suspension aqueuse appliquée à un objet lorsque ladite peinture est en suspension _sensiblement uniforme. L'industrie a été particulièrement intéressée par l'obtention de cornposi,tiens de revêtement qui ne présentent aucun risque: pour. l'environnement et qui produisent peu ou pas d'émission
dans l'atmosphère. Un problème particulièrement irritant a été posé par l'application de compositions de revêtement
à une matière plastique armée de fibres constituant une masse de moulage en feuille de façon à produire une pellicule sensiblement exempte de piqûres.
La présente invention concerne une composition
de revêtement en dispersion aqueuse consistant essentielle-
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présentant une concentration volumique du pigment d'au moins 10 dans un véhicule aqueux, composition dans laquelle le véhicule aqueux contient à. l'état dispersé un agent tensioactif non ionique en quantité comprise entre environ 0,01 et 10 % en poids de la totalité de la composition
de revêtement ; et un agent organique de dispersion en
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tion de revêtement est appliquée à une matière plastique <EMI ID=8.1>
feuille. ' '
Les compositions .de revêtement de la présente invention, englobant pratiquement coûtes les compositions de revêtement époxy non hydrosolubles. Des matières époxy
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comprennent celles ayant un équivalent époxy compris entre environ 650 et 1000. Il est préférable que la matière époxy soit solide dans les conditions normales de tempéra- . ture et de pression. Des Usines représentatives du commercé qui peuvent être utilisées pour la mise en oeuvre de 1 [deg.] invention comprennent
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Il est bien entendu que le terme "époxy" est considère corme englobant les résines qui contiennent le
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préférable que le composé époxy utilisé soit polymère et qu'il contienne plus d'un groupe ëpoxy par molécule,
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souhaitable de faire réagir une partie des sites réactifs
(par exemple hydroxyle ou dans certains cas époxy) avec une substance de modification pour faire varier les caractéristiques filmogènes de la résine. Par exemple,
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carboxylique, en particulier un acide gras. On préfère plus particulièrement les acides gras saturés.
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polyglycidyliques d'acides polycarboxyliques qui sont produits par réaction de,l'épichlorhydrine ou de composés époxy analogues avec un acide polycarboxylique aliphatique ou aromatique tel que l'acide oxalique, l'acide succinique, l'acide glutarique, l'acide tërephtaliquec l'acide 2,6-
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etc. A titre d'exemples, on peut citer l'adipate de glycidyle et le phtalate de glycidyle. Des polyépoxydes
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alicycliques : par "exemple en présence d'oxygène et de catalyseurs métalliques sélectionnés en présence d'acide
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en pratique.
Une classe de polyépoxydes qui peuvent être utilisés comprend des polymères acryliques renfermant, des groupes époxy. Ces polymères acryliques sont de préférence des polymères préparés par copolymérisation. d'un monomère insaturé renfermant des groupes époxy comme'
par exemple l'acrylate ou le méthacrylate de glycidyle,
un monomère insaturé hydroxylé et au moins un autre monomère insaturé.
Une autre classe de substances époxy comprend
les substances époxy cycloaliphatiques dans lesquelles
un noyau cycloaliphstique saturé (par exemple penta ou hexagonal) est condense avec un. noyau oxirane comme le
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6-oxy.
La composition de revêtement en dispersion de la présente invention peut être parfaitement définie comme étant une dispersion d'une peinture pulvérulente. Le terme "dispersion" signifie que des particules présentant une dimension comprise entre environ 1 et 100 microns sont présentes et'sont dispersées uniformément dans le véhicule aqueux. De très petites particules sont utilisées de façon à pouvoir produire des pellicules ou films minces
(moins de 0,1 mm) . La présence de très grandes particules empêcherait d'obtenir de minces.pellicules lisses. Par l'expression "peinture . pulvérulente", on entend une matière particulaire qui contient tous les composants nécessaires pour une composition de peinture et qui peut être obtenue en éliminant le solvant d"une peinture
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réticulation, des pigments, etc pour obtenir les particules solides de peinture, comme décrit dans le brevet des
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de référence dans le présent mémoire. Il est. également possible d'avoir recours à d'autres procèdes tels qu'un séchage par atomisation, un mélange à l'état fondu
(extrusion) ou un broyage à billes pour obtenir une
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tout solvant organique qui peut être utilisé correctement dans les limites des paramètres de traitement pour préparer les particules de peinture pulvérulente à partir
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glycol), le méthyl Carbitol, le butyl Carbitol, l'hexyl Carbitol et d'autres esters, cétones, alcools organiques, etc. Parmi les solvants énumérés ci-dessus, on préfère
le méthy�. Cellosolve.
Une caractéristique importante de la composition de revêtement de la présente invention réside dans l'utilisation de pigments qui confèrent une grande couverture.
Il s'est avéré souhaitable d'utiliser des pigments tels que le bioxyde de titane, des carbonates, sulfates et silicates, etc de métaux alcalino-terreux, par exemple le sulfate, le carbonate ou le silicate de baryum, de calcium ou de magnésium, l'argile; le calcaire., le noir de carbone et d'autres pigments comme les chromâtes, les colorants, les agents de coloration, les mordants, les charges, etc, le
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de zinc et de sulfate de baryum.
Il est préférable que la concentration volumique
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concentration volumique du pigment pour obtenir la rhéologie correcte au cours de la cuisson ou du durcissement de
la composition de revêtement. La valeur correcte de
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composition de revêtement coule dans une trop grande mesure pendant le durcissement. La valeur correcte de la concentration volumique du pigment permet de maîtriser
le fluage de la composition.
,Il est préférable que la composition de revêtement époxy soit une composition de revêtement thermodurcissable renfermant un agent de réticulation. Bien qu'on
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comme ceux du type mélamine, il est préférable qu'il soit un isocyanate et en particulier un isocyanate bloqué. Il est possible d'utiliser d'autres agents de réticulation
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glycol ou un polyester polyol ou de simples polyols comme les glycols, par exemple l'éthylène glycol et le propylêne glycol ainsi que d'autres polyols tels que le. glycérol, 'le
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cyanates organiques convenables est.indiquée dans le brevet <EMI ID=32.1>
dans le présent mémoire.
Il est possible d'utiliser un certain nombre d'agents de blocage pour produire l'isocyanate bloqué qui
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présent cas. Ces agents- de blocage sont des types phénol, lactose, méthylène actif, alcool, mercaptan, acide-amide,
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applique très avantageusement un agent du type cétoxime et de préférence une dialkyl cétoxime comptant de 1 à 4 atomes de carbone par groupe alkyle. De préférence, l'isocyanate bloque est un diisocyanate d'isophorone bloque par une oxime, qui est vendu par la société Cargill sous la marque déposée "Powder Coating Curing
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(époxy, agent de réticulation et pigments) , qu'on appellera ci-après "matière de base", il est possible de l'injecter dans un bain agité d'eau désionisée, en utilisant une buse du type à action hydrodynamique comme la- buse "Teejet"
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de l'orifice 0,58 mm) La plage et la distribution granulométriques peuvent être réglées par la viscosité, le type de solvant et de matières solides de la peinture ainsi que par la dimension et la position de la buse,
la configuration de l'agitateur et la vitesse de fonctionnement de ce dernier qui est utilisé pour agiter
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particules de peinture pulvérulente selon le brevet des
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dispersion de la peinture sous forme de gouttelettes dans l'eau, elle est agitée pour assurer un transfert de solvant des gouttelettes à l'eau- La peinture précipitée est séparée du mélange de solvant et d'eau et est rincée dans
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résiduels. La poudre est ensuite séparée du liquide en utilisant des techniques classiques de filtration.
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lente humide et de l'utiliser sous forme de poudra à introduire dans le véhicule aqueux contenant les autres composants, comme décrit plus bas, ou bien il est possible de disperser la poudre humide dans un milieu aqueux analogue à celui décrit ci-après.
Après obtention de la poudra ou utilisation du gâteau humide obtenu par le procède décrit ci-dessus, il est possible d'obtenir la composition finale de revêtement. Il s'est avéré souhaitable d'ajouter une matière hydrosolu- .
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qui est destinée à empêcher la prise en masse de la poudre lors de l'élimination de l'eau à température ambiante. Ainsi, une dispersion aqueuse d'une poudre projetée sur
les côtés de récipients peut être réincorporée dans la masse de la matière. La matière à point d'ébullition
élevé est présente en une quantité comprise entre 0,5
et 15 % en poids environ de la poudre sèche,- Au cours de
la formulation de la composition aqueuse de revêtement,
on utilise un agent tensioactif non ionique pour permettre à la partie liquide d'une matière de mouiller plus facilement la poudre. Cet agent tensioactif est généralement présent dans une proportion comprise entre environ 0,1 et
10 % en poids de la concentration de la poudre sèche.
Des agents tensicactifs non ioniques appropriés sont des esters de sorbitanne et d'acides gras, des esters polyéthoxylés de sorbitol et d'acides gras, des esters polyéthoxylés d'acides gras,. des alcool-éthers polyéthoxylés, des esters
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polyéthoxylés d'acide phosphorique.
Il semble également nécessaire d'incorporer un agent de dispersion en une quantité comprise entre environ <EMI ID=43.1>
la peinture: pulvérulente, qui est attirée vers la matière êpoxy particulaire en dispersion ou en suspension
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Demanderesse ne désire pas être alliée à une théorie quelconque, elle pense que l'utilisation de l'agent de dispersion. forme une doubla couche électrique de
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empêche donc l'agglomération des particules. Les agents de dispersion préférés sont des agents de dispersion du
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acrylique). D'autres agents de dispersion anioniques peuvent comprendre la lécithine, des sels hydrosolubles qui sont des sulfates d'alkyle, des sulfates d'alkyle polyéthoxylés, des phosphates hydrosolubles tels que le
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etc. Facultativement, il s'est avéré souhaitable d'ajouter un agent anti-mousse pour contrôler la formation de bulles. La présence de bulles, dans le produit final est inacceptable du point de vue de l'emballage et de la possibilité d'altérer la continuité de la pellicule finale. La proportion de l'agent anti-mousse utiliser généralement est comprise entre 0,5 et 3 % en poids environ par rapport au revêtement de poudre sèche et cette proportion varie en fonction des agents tensioactifs . décrits plus haut- Un agent anti-mousse approprié est un produit connu sous la marqué déposée "Nalco 2341" qui est une matière organique contenant de la silice.
Le pH de la composition de revêtement doit être du côté basique, convenablement de 8 à 12 environ,.avantageusement de 8,0 à. 9,5 environ et de préférence de 8,3 environ. Une amine ou autre composé basique est utilisé pour établir le pH basiqae du système. L'amine est ajoutée <EMI ID=48.1>
en poids selon la nature de la poudre et les autres .agents tensioactifs utilisés, ues aminés 'organiques appropriées sont celles ayant un point d'ébullition <EMI ID=49.1>
dipropanolamine, etc..
Il s'est avéré souhaitable d'ajouter des épaississants en une quantité comprise entre 0,1 et
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tration des matières solides de la poudre dans la dispersion finale, la nature de la poudre et la distribution granulome trique de cette dernière dans le produit final. Il est possible d'ajuster la concentration pour obtenir la fluidité voulue selon les besoins. En outre
<EMI ID=51.1>
ques hydrosolubles, des polyuréthannes, des substances cellulosiques ou autres hauts polymères ou matières formant un gel comme des argiles modifiées du type "Bentonite", etc.
Il s'est avéré avantageux de poursuivre l'addition d'une matière utilisée pour ajuster le pH jusqu'au dernier moment, puis d'ajouter un agent de dispersion
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la composition finale de revêtement, le gâteau de poudre ou poudre sèche est ajouté sous agitation. Comme pour la plupart des incorporations de matière solide dans des
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ration incontrôlable.
On poursuit l'agitation jusqu'à ce que le mélange devienne relativement homogène et fluide. Il faut prendre soin d'éviter d'élever la température du. mélange au point d'aboutir à. une instabilité de la dispersion. Cette température varie mais, pour la matière <EMI ID=54.1>
décrite dans le: présent mémoire a été encore broyée en utilisant soit un appareil d'attrition connu sous la
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couvrant une partie d'un équipement qui assure un broyage fin et rapide), soit un broyeur à grenaille. Au laboratoire, pour obtenir un broyage supplémentaire on a utilisé'un bêcher en acier inoxydable refroidi par eau, des perles
de verre de 4 mm et un disque en acier monté sur un arbre d'un agitateur à grande vitesse. La matière particulière se comporte parfaitement à une finesse de broyage Hegeman,
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La dispersion aqueuse d'une poudre décrite dans le présent mémoire peut être appliquée par toute technique classique., par exemple par immersion par pulvérisation,
etc bien que l'on préfère la pulvérisation.
La composition de revêtement de la présente invention est appliquée de préférence à une masse de moulage en feuille. La masse de moulage en feuille, lorsqu'elle
est moulée se compose d'une matière plastiqué très ferme, présentant parmi ses composants une armature de fibres de verre et un polyester thermodurcissable. On peut préparer le polyester en faisant réagir deux parties d'anhydride
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du phtalate de diallyle à un rapport de 1:2 parties du polyester par partie du composé insaturé. On polymérise. la composition en présence d'un catalyseur approprié telqu'un peroxyde.
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<EMI ID=59.1>
ti,on et la fait durcir sous haute pression à environ 177[deg.]G.
IL s'est également avéré souhaitable d'ajouter des charges telles que de l'amiante, du sisal, du talc,. du carbonate de calcium "Barytes". (sulfate de. baryum), des sphères de verre creuses, du carbone, etc.
Pendant le moulage et le durcissement de la matière plastique armée de fibres ou de la masse de moulage en feuille, un gaz est emprisonne dans les poches de
la matière plastique formée. Antérieurement, lorsque des compositions de revêtement formant les couches de finition étaient appliquées et cuites, il se posait un problème pour l'évacuation.du gaz contenu dans les poches à la :haute température de cuisson des compositions de revêtement de la technique antérieure. On obtenait également des configurations déformées par suite de la haute température de cuisson.
Toutefois, grâce au procédé de cuisson décrit plus loin, de la composition de revêtement de la présente invention, le gaz est sensiblement élimine des masses
de moulage en feuille et les piqûres de la couche de finition sont sensiblement supprimées.
Le procédé de durcissement de la composition
de revêtement de la présente invention est mis en oeuvre, lorsqu'une masse de moulage en feuille constitue le substrat, en appliquant la composition de revêtement normalement à la température ambiante, en chassant l'eau par évaporation à une température comprise entre environ
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période, généralement comprise entre environ 1 et 20 minutes, puis en portant la température de durcissement
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période comprise entre environ 1 et 30 minutes. Il a été possible de faire durcir le revêtement à une température
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vendu par la société Ciha-Geigy sous la désignation "XU232", qui. est une poudre à température ambiante et un produit d'addition d'une amine et d'un ëther de glycidyle. Après avoir chasse l'eau par évaporation au cours de l'étape de chauffage préliminaire, la poudre est présente sur la masse de moulage en feuille sous forme de particules.
<EMI ID=63.1>
fluer car la température est suffisamment basse pour qu'il s'établisse ce que l'on peut considérer en principe comme un revêtement discontinu des particules de peinture. Lorsque la température est augmentée, l'air qui peut
être emprisonné dans le substrat de la masse de moulage en feuille peut s'échapper. A mesure que le durcissement de
la composition de revêtement se produit, la poudre de matière époxy fusionne de façon que la pellicule discontinue dans laquelle la matière ëpoxy se trouvait précédemment se transforme en un film continu. Lorsque la température de durcissement est atteinte, un film continu de revêtement à base de matière époxy recouvre le. substrat constitué de la masse de moulage en feuille.
La masse de moulage en feuille, qui peut être utilis.ée présente une densité à là fois normale et faible et peut contenir des sphères ou fibres de verre. L'épaisseur de la composition aqueuse de revêtement à l'état humide est comprise entre 0,025. et 0,25 mm environ, de préférence elle est d'environ 0,1 mm. La température de précuisson est de 49[deg.]C pendant environ 10 minutes.
Après durcissement, l'objet peut être enduit soit d'un apprêt pour tôle qui est préféré, soit d'une matière de revêtement qui est utilisée habituellement comme couche de finition pour des objets industriels. Il est possible d'utiliser tout apprêt ou revêtement de finition bien connu.
Exemple
On prépare une composition de revêtement en utilisant la matière de base décrite ci-après qui est formulée avec les composants suivants :
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"Modaflow" {marque déposée de la
société Monsanto pour un agent
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On formule la composition de revêtement décrite ' plus haut de l'état de peinture liquide à l'état de particules sèches en ajoutant 17 200 parties en poids de la composition ci-dessus à 335,000 parties en poids d'eau
<EMI ID=66.1> .de la surface de l'eau sur une lame à dents de scie rotative d'un mélangeur à cisaillement dent l'orifice de la <EMI ID=67.1>
fait tourner la lame à raison de 1410 mètres/minute. Le temps nécessaire pour faire passer la peinture liquide. à travers l'orifice est d'environ 4 minutes à raison de 3,785 litres/minute. Les particules produites constituent une matière abrasive finement divisée que l'on sépare de
<EMI ID=68.1>
dans un autre bain contenant une quantité égale d'eau dësionisëe afin d'éliminer une quantité supplémentaire de solvant et on filtre à nouveau ces particules au moyen d'un filtre à vide comportant une bande mobile. On traite en-
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matière non volatile comme indiqué ci-dessous.
On prépare la composition finale de revêtement' en dispersion avec les composants suivants : Composants parties 'en poids
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:matières solides du gâteau
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la Union Carbide pour un agent
tensioactif non ionique, liquide à
température ambiante, contenant de
<EMI ID=72.1>
et 6 moles d'oxyde d D éthylène avec
un rapport calculé entre les parties
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tration de 25 %)
On pulvérise la composition de revêtement à
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comme décrit plus haut au moyen d'un pulvérisateur de type classique sur une masse de .moulage en feuille préparée comme indiqué ci-dessus. On disperse uniformément leur composition de revêtement et la pellicule telle qu'elle
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pendant 20 minutes, Par la suite, la pellicule durcie présente un fini dur correspondant à la dureté d'un
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d'adhérence sur des incisions entrecroisées et on constate que la totalité de la pellicule est retenue par le substrat.
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finale d'une dispersion non aqueuse d'une peinture acrylique thermodurcissable disponible dans le commerce. On traite le
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sion et de tâche de savon et il ne manifesté aucune défaillance.
Il convient de noter que la dispersion aqueuse peut contenir aussi une quantité d'une charge conductrice assurant une conduction efficace pour rendre la composition de revêtement conductrice. Des charges conductrices convenables comprennent le graphite, le noir de carbone, le "ferrophos", des pigments métalliques tels que la aluminium,
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que la masse de moulage en feuille revêtue soit conductrice. Cela permet d'utiliser des techniques de pulvérisation
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d'un apprêt et de la couche de finition.
Il va de soi que de nombreuses modifications
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décrits sans sortir du cadre de l'invention.
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1 . Composition de, ,revêtement en. dispersion aqueuse se composant essentiellement d'une peinture pulvérulente époxy et d'un véhicule aqueux, caractérisée en ce que le véhicule aqueuse contient S l'état dissous un agent tensioactif non ionique hydrosoluble en quantité
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sèche, la concentration volumique du pigment de la composition de revêtement étant d'au moins 10.
2. Composition de revêtement selon la revendica-
<EMI ID=86.1>
ionique est du type phosphate organique.
3 . Composition de revêtement selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'agent de dispersion est du type polymère anionique.
4. Composition de revêtement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'agent de dispersion anionique est une composition renfermant un acide acrylique.
Aqueous dispersion coating composition and method thereof
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
said compositions to plastics reinforced with fibers.
<EMI ID = 3.1>
sheet or bulk molding compound. It is this sheet or bulk molding mass which is compression molded to form the desired element or substrate. A fiber reinforced plastic is described
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
reference in this memo.
US Patent No. 3,787,230 relates to the application of an aqueous suspension powder paint applied to an object when said paint is in substantially uniform suspension. The industry has been particularly interested in obtaining cornposi, like coating which does not present any risk: for. environment and which produce little or no emissions
in the air. A particularly irritating problem has been posed by the application of coating compositions.
to a fiber reinforced plastic material constituting a sheet molding mass so as to produce a film substantially free of pitting.
The present invention relates to a composition
of coating in aqueous dispersion consisting essentially of
<EMI ID = 6.1>
having a volume concentration of the pigment of at least 10 in an aqueous vehicle, a composition in which the aqueous vehicle contains at. the dispersed state a nonionic surfactant in an amount of between about 0.01 and 10% by weight of the totality of the composition
coating; and an organic dispersing agent in
<EMI ID = 7.1>
coating is applied to a plastic <EMI ID = 8.1>
leaf. ''
The coating compositions of the present invention, substantially including the water-insoluble epoxy coating compositions. Epoxy materials
<EMI ID = 9.1>
include those having an epoxy equivalent of between about 650 and 1000. It is preferred that the epoxy material be solid under normal temperature conditions. ture and pressure. Representative plants in the trade which can be used for the practice of the [deg.] Invention include
<EMI ID = 10.1>
It is understood that the term "epoxy" is considered to include resins which contain the
<EMI ID = 11.1>
preferable that the epoxy compound used is polymeric and that it contains more than one epoxy group per molecule,
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1>
desirable to react some of the reactive sites
(eg hydroxyl or in some cases epoxy) with a modifying substance to vary the film forming characteristics of the resin. For example,
<EMI ID = 14.1>
carboxylic, in particular a fatty acid. More particularly preferred are saturated fatty acids.
<EMI ID = 15.1>
polyglycidylic polycarboxylic acids which are produced by reacting epichlorohydrin or analogous epoxy compounds with an aliphatic or aromatic polycarboxylic acid such as oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, terephthalic acid with 2,6- acid
<EMI ID = 16.1>
etc. By way of examples, mention may be made of glycidyl adipate and glycidyl phthalate. Polyepoxides
<EMI ID = 17.1>
alicyclic: for example in the presence of oxygen and of selected metal catalysts in the presence of acid
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
in practice.
One class of polyepoxides which can be used includes acrylic polymers containing epoxy groups. These acrylic polymers are preferably polymers prepared by copolymerization. of an unsaturated monomer containing epoxy groups such as'
for example glycidyl acrylate or methacrylate,
a hydroxylated unsaturated monomer and at least one other unsaturated monomer.
Another class of epoxy substances includes
cycloaliphatic epoxy substances in which
a saturated cycloaliphstic nucleus (eg penta or hexagonal) is condensed with a. oxirane nucleus such as
<EMI ID = 20.1>
6-oxy.
The dispersion coating composition of the present invention can be perfectly defined as being a dispersion of a powder paint. The term "dispersion" means that particles having a size between about 1 and 100 microns are present and are dispersed uniformly in the aqueous vehicle. Very small particles are used so that they can produce thin films or films
(less than 0.1 mm). The presence of very large particles would prevent the formation of thin, smooth films. By the term "powder paint" is meant particulate material which contains all of the components necessary for a paint composition and which can be obtained by removing solvent from a paint.
<EMI ID = 21.1>
crosslinking, pigments, etc. to obtain the solid particles of paint, as described in the patent of
<EMI ID = 22.1>
reference in this memo. It is. also possible to use other methods such as spray drying, melt mixing
(extrusion) or ball milling to obtain a
<EMI ID = 23.1>
any organic solvent which can be used properly within the limits of the processing parameters to prepare the powder paint particles from
<EMI ID = 24.1>
glycol), Methyl Carbitol, Butyl Carbitol, Hexyl Carbitol and other esters, ketones, organic alcohols, etc. Among the solvents listed above, it is preferred
methy �. Cellosolve.
An important feature of the coating composition of the present invention is the use of pigments which provide high coverage.
It has been found desirable to use pigments such as titanium dioxide, carbonates, sulphates and silicates, etc. of alkaline earth metals, for example sulphate, carbonate or silicate of barium, calcium or magnesium. , clay; limestone., carbon black and other pigments such as chromates, dyes, coloring agents, mordants, fillers, etc.
<EMI ID = 25.1>
zinc and barium sulfate.
It is preferable that the volume concentration
<EMI ID = 26.1> <EMI ID = 27.1>
volume concentration of the pigment to achieve the correct rheology during baking or curing of
the coating composition. The correct value of
<EMI ID = 28.1>
coating composition leaks too much during curing. The correct value of the pigment volume concentration makes it possible to control
the flow of the composition.
It is preferable that the epoxy coating composition is a thermosetting coating composition including a crosslinking agent. Although we
<EMI ID = 29.1>
like those of the melamine type, it is preferable that it is an isocyanate and in particular a blocked isocyanate. It is possible to use other crosslinking agents
<EMI ID = 30.1>
glycol or a polyester polyol or simple polyols such as glycols, for example ethylene glycol and propylene glycol as well as other polyols such as. glycerol, 'the
<EMI ID = 31.1>
Suitable organic cyanates is indicated in the <EMI ID = 32.1> patent
in this memo.
It is possible to use a number of blocking agents to produce the blocked isocyanate which
<EMI ID = 33.1>
this case. These blocking agents are phenol, lactose, active methylene, alcohol, mercaptan, acid-amide,
<EMI ID = 34.1>
very advantageously applies an agent of the ketoxime type and preferably a dialkyl ketoxime having 1 to 4 carbon atoms per alkyl group. Preferably, the blocked isocyanate is an oxime blocked isophorone diisocyanate, which is sold by the Cargill company under the trademark "Powder Coating Curing.
<EMI ID = 35.1>
(epoxy, crosslinking agent and pigments), which will hereinafter be referred to as "base material", it is possible to inject it into a stirred bath of deionized water, using a nozzle of the type with hydrodynamic action such as the - "Teejet" nozzle
<EMI ID = 36.1>
orifice 0.58 mm) The size range and distribution can be adjusted by viscosity, type of paint solvent and solids, as well as nozzle size and position,
the configuration of the agitator and the operating speed of the agitator which is used to agitate
<EMI ID = 37.1>
powder paint particles according to the patent
<EMI ID = 38.1>
dispersion of the paint in the form of droplets in water, it is stirred to ensure a transfer of solvent from the droplets to the water - The precipitated paint is separated from the mixture of solvent and water and is rinsed in
<EMI ID = 39.1>
residuals. The powder is then separated from the liquid using conventional filtration techniques.
<EMI ID = 40.1>
slow wet and to use it in the form of powder to be introduced into the aqueous vehicle containing the other components, as described below, or it is possible to disperse the wet powder in an aqueous medium similar to that described below.
After obtaining the powder or using the wet cake obtained by the process described above, it is possible to obtain the final coating composition. It has been found desirable to add a water-soluble material.
<EMI ID = 41.1>
which is intended to prevent the caking of the powder during the removal of water at room temperature. Thus, an aqueous dispersion of a powder projected onto
the sides of containers can be reincorporated into the bulk of the material. The boiling point material
high is present in an amount between 0.5
and about 15% by weight of the dry powder, - During
the formulation of the aqueous coating composition,
a nonionic surfactant is used to allow the liquid portion of a material to more easily wet the powder. This surfactant is generally present in a proportion of between about 0.1 and
10% by weight of the concentration of the dry powder.
Suitable nonionic surfactants are esters of sorbitan and fatty acids, polyethoxylated esters of sorbitol and fatty acids, polyethoxylated esters of fatty acids ,. polyethoxylated alcohol ethers, esters
<EMI ID = 42.1>
polyethoxylates of phosphoric acid.
It also seems necessary to incorporate a dispersing agent in an amount of between approximately <EMI ID = 43.1>
paint: powdery, which is attracted to the particulate epoxy material in dispersion or suspension
<EMI ID = 44.1>
Applicant does not wish to be bound by any theory, she thinks that the use of the dispersing agent. forms an electric double layer of
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therefore prevents agglomeration of particles. The preferred dispersing agents are
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acrylic). Other anionic dispersing agents can include lecithin, water soluble salts which are alkyl sulfates, polyethoxylated alkyl sulfates, water soluble phosphates such as
<EMI ID = 47.1>
etc. Optionally, it has been found desirable to add an anti-foaming agent to control bubble formation. The presence of bubbles in the final product is unacceptable from the point of view of packaging and the possibility of altering the continuity of the final film. The proportion of the defoamer generally used is between 0.5 and 3% by weight approximately relative to the dry powder coating and this proportion varies depending on the surfactants. described above. A suitable defoamer is a product known by the trade name "Nalco 2341" which is an organic material containing silica.
The pH of the coating composition should be on the basic side, suitably about 8 to 12, more preferably 8.0 to. About 9.5 and preferably about 8.3. An amine or other basic compound is used to establish the basic pH of the system. Amine is added <EMI ID = 48.1>
by weight depending on the nature of the powder and the other surfactants used, suitable organic amines are those having a boiling point <EMI ID = 49.1>
dipropanolamine, etc.
It has been found desirable to add thickeners in an amount between 0.1 and
<EMI ID = 50.1>
tration of the solids of the powder in the final dispersion, the nature of the powder and the granuloma distribution of the latter in the final product. The concentration can be adjusted to achieve the desired fluidity as needed. In addition
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water-soluble substances, polyurethanes, cellulosic substances or other high polymers or gel-forming materials such as modified clays of the "bentonite" type, etc.
It has been found advantageous to continue adding a material used to adjust the pH until the last moment, then adding a dispersing agent.
<EMI ID = 52.1>
the final coating composition, the powder cake or dry powder is added with stirring. As with most incorporations of solid matter in
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uncontrollable ration.
Stirring is continued until the mixture becomes relatively homogeneous and fluid. Care should be taken to avoid raising the temperature of the. mixture to the point of resulting in. instability of dispersion. This temperature varies but, for the material <EMI ID = 54.1>
described in the present specification was further ground using either an attrition apparatus known as
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covering part of an equipment which ensures fine and rapid grinding), i.e. a shot crusher. In the laboratory, for further grinding a water-cooled stainless steel beaker, beads were used.
of 4mm glass and a steel disc mounted on a shaft of a high speed agitator. The particular material behaves perfectly with a Hegeman grinding fineness,
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The aqueous dispersion of a powder described in this specification can be applied by any conventional technique, for example by spray immersion,
etc. although spraying is preferred.
The coating composition of the present invention is preferably applied to a sheet molding mass. The sheet molding mass, when
is molded and consists of a very firm plastic material, having among its components a reinforcement of glass fibers and a thermosetting polyester. Polyester can be prepared by reacting two parts of anhydride
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diallyl phthalate in a ratio of 1: 2 parts of the polyester per part of the unsaturated compound. We polymerize. the composition in the presence of a suitable catalyst such as a peroxide.
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ti, and hardened under high pressure to about 177 [deg.] G.
It has also proved desirable to add fillers such as asbestos, sisal, talc ,. "Barytes" calcium carbonate. (barium sulfate), hollow glass spheres, carbon, etc.
During the molding and curing of the fiber-reinforced plastic or the molding sheet mass, a gas is trapped in the pockets of the plastic.
the plastic material formed. Previously, when coating compositions forming the topcoats were applied and cured, there was a problem in the venting of gas from the pockets at the high curing temperature of the prior art coating compositions. Distorted configurations were also obtained as a result of the high firing temperature.
However, by virtue of the cooking process described below, of the coating composition of the present invention, the gas is substantially removed from the masses.
sheet molding and pitting of the topcoat are noticeably removed.
The method of curing the composition
coating of the present invention is carried out, when a sheet molding compound constitutes the substrate, by applying the coating composition normally at room temperature, removing water by evaporation at a temperature of between about
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period, usually between about 1 and 20 minutes, then raising the curing temperature
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period between about 1 and 30 minutes. It was possible to cure the coating at a temperature
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sold by the company Ciha-Geigy under the designation "XU232", which. is a powder at room temperature and an adduct of an amine and a glycidyl ether. After evaporating off the water during the preliminary heating step, the powder is present on the sheet molding mass in the form of particles.
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creep because the temperature is low enough for what can be considered in principle as a discontinuous coating of the paint particles. When the temperature is increased, the air that can
being trapped in the substrate of the molding sheet mass may escape. As the hardening of
As the coating composition occurs, the powder of epoxy material fuses such that the discontinuous film in which the epoxy material was previously found turns into a continuous film. When the curing temperature is reached, a continuous film of epoxy-based coating covers it. substrate consisting of the sheet molding mass.
The sheet molding mass, which can be used, has both normal and low density and may contain spheres or glass fibers. The thickness of the aqueous coating composition in the wet state is between 0.025. and about 0.25 mm, preferably it is about 0.1 mm. The pre-cook temperature is 49 [deg.] C for about 10 minutes.
After curing, the object can be coated either with a sheet metal primer which is preferred or with a coating material which is commonly used as a topcoat for industrial objects. Any well-known primer or topcoat can be used.
Example
A coating composition is prepared using the base material described below which is formulated with the following components:
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"Modaflow" {registered trademark of
Monsanto company for an agent
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The coating composition described above is formulated from liquid paint to dry particle state by adding 17,200 parts by weight of the above composition to 335,000 parts by weight of water.
<EMI ID = 66.1>. Of the water surface on a rotary sawtooth blade of a shear mixer tooth the orifice of the <EMI ID = 67.1>
rotates the blade at 1410 meters per minute. The time required to pass the liquid paint. through the orifice is about 4 minutes at a rate of 3.785 liters / minute. The particles produced constitute a finely divided abrasive material which is separated from
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in another bath containing an equal quantity of deionized water in order to remove an additional quantity of solvent and these particles are again filtered by means of a vacuum filter comprising a moving belt. We treat in-
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non-volatile material as shown below.
The final dispersion coating composition is prepared with the following components: Components parts by weight
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: cake solids
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Union Carbide for an agent
nonionic surfactant, liquid to
room temperature, containing
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and 6 moles of ethylene D oxide with
a calculated ratio between the parts
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25% tration)
The coating composition is sprayed
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as described above using a conventional type sprayer on a sheet molding mass prepared as indicated above. Their coating composition and the film as such are uniformly dispersed.
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for 20 minutes, Subsequently, the cured film exhibits a hard finish corresponding to the hardness of a
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adhesion on intersecting incisions and it is found that all of the film is retained by the substrate.
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end of a non-aqueous dispersion of a commercially available thermosetting acrylic paint. We treat the
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and soap stain and showed no failure.
It should be noted that the aqueous dispersion may also contain an amount of a conductive filler providing effective conduction to render the coating composition conductive. Suitable conductive fillers include graphite, carbon black, "ferrophos", metallic pigments such as aluminum,
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that the coated sheet molding mass is conductive. This allows the use of spray techniques
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a primer and topcoat.
It goes without saying that many modifications
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described without departing from the scope of the invention.
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1. Composition of,, coating in. aqueous dispersion consisting essentially of an epoxy powder paint and an aqueous vehicle, characterized in that the aqueous vehicle contains in the dissolved state a water-soluble nonionic surfactant in quantity
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dry, the pigment volume concentration of the coating composition being at least 10.
2. Coating composition according to claim
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ionic is of the organic phosphate type.
3. Coating composition according to Claim 2, characterized in that the dispersing agent is of the anionic polymer type.
4. Coating composition according to claim 3, characterized in that the anionic dispersing agent is a composition containing an acrylic acid.