Аминоспиртовая обработка золь-гель конверсионного покрытия, подложки, включающие такое покрытие, и способы изготовления таких подложек

Аминоспиртовая обработка золь-гель конверсионного покрытия, подложки, включающие такое покрытие, и способы изготовления таких подложек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления данного изобретения направлены на изделие, включающее подложку, золь-гель конверсионное покрытие на подложке и слой обработки на золь-гель конверсионном покрытии, причем слой обработки включает аминоспирт.

Уровень техники

Покрытия, такие как конверсионные покрытия, могут использоваться, чтобы предохранить подложки, такие как металлические подложки и/или подложки из металлического сплава. Конверсионные покрытия могут предохранить подложку от коррозии и могут использоваться в качестве праймера (грунтовочного покрытия) для других покрытий, таких как поверхностные покрытия и краски. Например, конверсионное покрытие может присоединять (например, связать силами адгезии) другое покрытие к подложке. Таким образом, конверсионное покрытие должно показывать высокую адгезию к подложке и к другому покрытию, если оно присутствует. Покрытие, которое получали посредством золь-гель процесса, упоминается здесь как "золь-гель конверсионное покрытие".

Сущность изобретения

Вариант осуществления изделия включает: подложку; золь-гель конверсионное покрытие на по меньшей мере части подложки; и слой обработки на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия, причем слой обработки включает аминоспирт.

Другой вариант осуществления изделия включает: подложку; золь-гель конверсионное покрытие на по меньшей мере части подложки; слой обработки на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия, причем слой обработки включает аминоспирт; и слой покрытия на по меньшей мере части слоя обработки, причем слой покрытия включает композиционное покрытие на основе полиуретана.

Краткое описание чертежей

Сопутствующие чертежи, вместе со спецификацией, поясняют варианты осуществления данного изобретения, и, вместе с описанием, служат, чтобы объяснить принципы данного изобретения.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе изделия согласно варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид в разрезе изделия согласно другому варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, поясняющую способ производства изделия согласно варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, поясняющую способ производства изделия согласно другому варианту осуществления данного изобретения.

Подробное описание

В следующем подробном описании только определенные варианты осуществления показаны и описаны посредством иллюстрации. Как признали бы специалисты в данной области техники, изобретение может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь. Кроме того, в контексте данной заявки, когда первый элемент упоминается как существующий "на" втором элементе, он может быть непосредственно на втором элементе или быть косвенно на втором элементе с одним или более промежуточными элементами, размещенными между ними. Одинаковые цифры определяют одинаковые элементы по всей спецификации.

Варианты осуществления данного изобретения направлены на изделие, включающее аминоспирт. В определенных вариантах осуществления изделие включает покрытую подложку. Например, в варианте осуществления, поясняемом на фиг. 1, изделие 10 включает подложку 12, золь-гель конверсионное покрытие 14 на подложке 12 (например, на по меньшей мере части подложки 12), и слой 16 обработки на золь-гель конверсионном покрытии 14, (например, на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия 14).

Слой обработки, включающий аминоспирт, может улучшить адгезию слоя покрытия к золь-гель конверсионному покрытию, улучшая таким образом адгезию слоя покрытия к подложке. В определенных вариантах осуществления аминоспирт реагирует с функциональной группой золь-гель конверсионного покрытия, которое может быть частично или полностью отверждено, и отдельно (или одновременно) реагирует с функциональной группой слоя покрытия, чтобы присоединить (или связать силами адгезии) слой покрытия к подложке. Например, золь-гель конверсионное покрытие может иметь поверхность, включающую эпоксидные группы, которые могут реагировать с аминной группой аминоспирта, раскрытого здесь. В определенных вариантах осуществления аминная группа описанного аминоспирта реагирует с эпоксидной группой покрытия с получением амидной связи. Амидная связь аминоспирта и золь-гель конверсионного покрытия, может присоединять (например, связать силами адгезии) слой обработки к золь-гель конверсионному покрытию.

Аминоспирт слоя обработки кроме того включает гидроксильную группу, которая может реагировать с определенными функциональными группами других слоев, композиций или соединений. Например, гидроксильная группа аминоспирта может реагировать с изоцианатной группой композиции покрытия с образованием уретановой связи. Уретановая связь аминоспирта и изоцианата может соединить (например, связать силами адгезии) слой покрытия, полученный из композиции покрытия, со слоем обработки, таким образом, соединяя покрытие с подложкой. Также, в определенных вариантах осуществления, слой обработки функционирует как связующее покрытие (например, соединяющий слой). Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, изделие 100 включает покрытую подложку, включающую подложку 112, золь-гель конверсионное покрытие 114 на подложке 112 (например, на по меньшей мере части подложки 112), слой 116 обработки на золь-гель конверсионном покрытии 114 (например, на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия 114), и слой 118 покрытия на слое 116 обработки (например, на по меньшей мере части слоя 116 обработки).

В определенных вариантах осуществления слой покрытия включает или формируется из композиции покрытия на основе полиуретана. Например, слой покрытия может быть получен из композиции покрытия, включающей полиолы с гидроксильными функциональными группами, и полиизоцианаты, и слой покрытия может включать полиуретан. Полиуретан может быть соединен (например, связан силами адгезии) со слоем обработки посредством уретановой связи, образованной аминоспиртом. Композиции покрытия, включающие полиолы с гидроксильными функциональными группами и полиизоцианаты, и слои покрытия, полученные из них, такие как слой покрытия, включающий полиуретан, обычно не включают функциональные группы, которые легко реагируют с эпоксидными группами золь-гель конверсионного покрытия. По существу слои покрытия, которые включают полиуретаны, или слои покрытия, которые образованы из композиций покрытия, включающих полиолы с гидроксильными функциональными группами и изоцианаты, не связаны хорошо силами адгезии с золь-гель конверсионным покрытием. Включением аминоспирта в слой обработки варианты осуществления по данному изобретению улучшают адгезию золь-гель конверсионного покрытия к композиции покрытия и/или слою покрытия, полученному из композиции покрытия.

Как используется здесь, термин "аминоспирт" относится к соединению, включающему аминную группу (например, одну или больше аминных групп) и гидроксильную группу (например, одну или больше гидроксильных групп). В контексте данного изобретения аминная группа и/или гидроксильная группа аминоспирта могут быть прореагировавшими или непрореагировавшими. Например, когда слой обработки упоминается как включающий аминоспирт, то аминоспирт может включать непрореагировавшую аминную группу и/или аминную группу, которая прореагировала с функциональной группой, такой как эпоксидная группа другого соединения, но данное изобретение не ограничивается этим. Аминоспирт может также включать непрореагировавшую гидроксильную группу и/или гидроксильную группу, которая прореагировала с функциональной группой, такой как изоцианатная группа другого соединения, но данное изобретение не ограничивается этим.

Аминоспирт может включать любое подходящее соединение, которое включает аминную группу (например, одну или более аминных групп) и гидроксильную группу (например, одну или более гидроксильных групп). Например, аминоспирт может включать любой подходящий олигомер и/или полимер, который включает аминную группу и гидроксильную группу, или любую подходящую смесь таких олигомеров и/или полимеров. Аминоспирт может включать соединение, которое является твердым веществом или жидкостью при комнатной температуре. В определенных вариантах осуществления, когда аминоспирт является жидкостью при комнатной температуре, слой покрытия на слое обработки показывает лучшую влажную адгезию к слою обработки (или подложке), чем слой покрытия на слое обработки, включающем аминоспирт, который является твердым веществом при комнатной температуре. Хотя данное изобретение не ограничено никаким специфическим механизмом или теорией, можно подумать, что аминоспирт, который является жидкостью при комнатной температуре, может обеспечить лучшую адгезию, чем адгезия, обеспеченная аминоспиртом, который является твердым веществом при комнатной температуре, в результате улучшенной подвижности жидкого аминоспирта на поверхности золь-гель конверсионного покрытия, таким образом увеличивая количество реакций жидкого аминоспирта с функциональными группами (например, эпоксидными группами) золь-гель конверсионного покрытия. Тем не менее, аминоспирт может включать твердое вещество при комнатной температуре.

Аминоспирт может включать любое подходящее число гидроксильных групп. Аминоспирт, включающий более высокое число гидроксильных групп, однако, будет приводить к слою покрытия, который имеет более высокую водочувствительность, чем слой покрытия на слое обработки, содержащий аминоспирт, включающий относительно более низкое число гидроксильных групп. Таким образом, в определенных вариантах осуществления, аминоспирт включает 1-3 гидроксильных группы, и, в определенных вариантах осуществления, аминоспирт включает единственную гидроксильную группу, но аминоспирт не ограничивают этим.

Аминоспирт может включать любое подходящее число аминных групп. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает 1-3 аминных группы, и, в определенных вариантах осуществления аминоспирт включает единственную аминную группу, но аминоспирт не ограничивают этим.

Аминоспирт может включать соединения формулы [N(R₁)(R₂)]_z-R-(R'-OH)_xR''_y, но аминоспирт не ограничивается ими. Как указано выше, аминоспирт может включать любое подходящее число аминных групп и любое подходящее число гидроксильных групп. Например, z может быть 1-3, и х может быть 1-3. В аминных группах R₁ и R₂ могут каждая независимо быть любой подходящей функциональной группой. Например, R₁ и R₂ могут каждый независимо быть атомом водорода или группой C₁-С₆ алкил. Когда z больше, чем 1, каждый R₁ и каждый R₂ могут быть одинаковыми или различными. Однако, по мере того как пространственный размер R₁ и/или R₂ увеличивается, реакционная способность аминной группы аминоспирта уменьшается. Например, аминоспирт, включающий вышеописанные соединения, в которых R₁ и R₂ являются каждый атомом водорода, имеет аминную группу, имеющую более высокую реакционную способность, чем соединение, в котором R₁ и R₂ являются каждый группой трет-бутил. Таким образом, реакционной способностью аминной группы аминоспирта можно управлять регулированием пространственного размера R₁ и R₂. В определенных вариантах осуществления R₁ и R₂ являются каждый атомом водорода.

В соединениях формулы [N(R₁)(R₂)]_z-R-(R'-OH)_xR''_y, R, R' и R'' может быть любой подходящей связывающей группой на основе углеводорода. Как используется здесь, термин "связывающая группа на основе углеводорода" относится к связывающей группе, включающей водород и углерод, как главные атомы соединения, и включает циклические, ароматические и алифатические связывающие группы, как должно быть понятно специалистам в данной области техники. Например, в некоторых вариантах осуществления, R и R' может каждый независимо включать группу C₁-С₃₀ алкилен, и R'' может включать атом водорода или группу C₁-С₃₀ алкил. Когда х больше, чем 1, каждый R может быть тем же самым или отличаться, и когда у больше чем 1, каждый из R'' может быть тем же самым или отличаться. В определенных вариантах осуществления у может быть от 0 до 2, и х+у+z=4.

Примеры аминоспиртов включают трис(гидроксиметил)аминометан, аминометилпропандиол, аминоэтилпропандиол, аминометилпропанол, диметиламиноэтанол, аминогидроксиэтилпетандиол, аминопентандиол и аминометилбутанол, но аминоспирт не ограничивают этим. Например, некоторые дополнительные неограничивающие примеры соответствующих аминоспиртов включают 2-аминоэтанол (то есть, моноэтаноламин), 2,2'-иминодиэтанол (то есть, диэтаноламин), трис (2-гидроксиэтил)амин (то есть триэтаноламин), N-гидроксиэтилэтилендиамин, N-гидроксиэтилпентаметилендиамин, N-гидроксипропил- тетраметилендиамин, N-гидроксиэтилдиэтилентриамин, N,N-дигидроксиэтилдиэтилентриамин, N,N''-дигидроксиэтилдиэтилентриамин, N-гидроксипропил-диэтилентриамин, N,N-дигидроксипропилдиэтилентриамин, N,N''-дигидроксипропилдиэтилентриамин, N-гидроксиэтилпропилендиамин, N-гидроксипропилпропилендиамин, N-гидроксиэтилдипропилентриамин, N-дигидроксиэтилдипропилентриамин, N,N'-дигидроксиэтилдипропилентриамин и трис(гидроксиэтил)триэтилентетрамин. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает трис(гидроксиметил)аминометан. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает диметиламиноэтанол и/или аминогидроксиэтилпентандиол.

Золь-гель конверсионное покрытие может включать любое подходящее золь-гель конверсионное покрытие, используемое в данном уровне техники. Например, золь-гель конверсионное покрытие может включать золь-гель пленку, как описано в патентах США №№5789085; 5814137; 5849110; 5869140; 5869141; и 5939197, но золь-гель конверсионное покрытие не ограничивается ими. Примеры золь-гель конверсионного покрытия включают покрытия, полученные из золь-гель композиции, включающей эффективное количество (например, количество до 1 об. % золь-гель композиции) металлорганического соединения, включающего алкоксицирконий, тригидрат ацетата иттрия, 2-этилгексаноат иттрия, изопропокси-иттрий, метоксиэтоксииттрий, нитрат иттрия, гидрат ацетата церия, гидрат ацетилацетоната церия, 2-этилгексаноат церия, изопропоксицерий, стеарат церия, нитрат церия, гексагидрат нитрата лантана, гидрат ацетата лантана, ацетилацетонат лантана, или их смеси; и эффективное количество реакционноспособного органосилана для образования комплексов с металлорганическим соединением, но золь-гель композиция не ограничивается этим. Например, золь-гель конверсионное покрытие может быть получено из золь-гель композиции, включающей цирконий и органосилан (например, золь-гель конверсионное покрытие может включать эпоксисиланцирконат или аминосиланцирконат). Коммерчески доступный пример золь-гель композиции включает Десогель (Desogel ЕАР-9) (доступный от ППГ Аэроспейс (PPG Aerospace)). Золь-гель композиция может далее включать органическую кислоту в качестве катализатора и стабилизатор циркония. Специалисты в данной области техники понимают, как получать такое золь-гель конверсионное покрытие. Например, специалисты понимают, что характеристиками золь-гель композиции можно управлять, управляя отношением Si/Zr, отношением компонентов в золь-гель композиции, концентрацией золь-гель композиции, растворителем-носителем, старением раствора, катализаторами, предварительной обработкой поверхности, способом нанесения и способом отверждения. Поэтому получение и состав золь-гель конверсионного покрытия не будут далее описаны здесь.

Слой покрытия может включать любой подходящий полиуретан, но слой покрытия не ограничивается этим. Например, слой покрытия можно получить по реакции гидроксильных функциональных групп полиола с органическими полиизоцианатами. Подходящие полиуретановые покрытия включают составы покрытия из двух частей, но слой покрытия не ограничивается этим. Состоящая из двух частей композиция может включать основной компонент и компонент активатор. Компонент активатор может включать соединения, имеющие функциональные изоцианатные группы, и основной компонент может включать соединения, имеющие функциональные гидроксильные группы. Компоненты основы и активатора могут быть смешаны сразу перед нанесением композиции покрытия для получения слоя покрытия. После смешивания и нанесения на подложку, композицию покрытия отверждают, поскольку изоцианатные группы компонента активатора реагируют с гидроксильными группами основного компонента, что приводит к полиуретановому покрытию. Некоторые из изоцианатных групп компонента активатора реагируют с гидроксильными группами аминоспирта, чтобы соединить слой покрытия с золь-гель конверсионным слоем. Пример коммерчески доступной композиции покрытия включает Дефтан (DEFTHANE® ELT), Дефтан является зарегистрированной торговой маркой ПРК де Сото Интернейшионал, Инк., (PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar (Силмар, Калифорния)), но композиции покрытия не ограничивается этим. Композиция покрытия может также включать ингибитор коррозии.

Композиция покрытия может, кроме того включать обычные добавки к композициям покрытия, такие как катализаторы, красящие вещества, наполнители, УФ абсорберы, добавки для повышения текучести и средства для контроля реологических свойств. Катализаторы промотируют реакцию отверждения и могут включать третичные амины, каталитические соединения металлов или их комбинации. Примеры соответствующих каталитических третичных аминов включают триэтиламин, N-метилморфолин, триэтилендиамин, пиридин, пиколин, и т.д., но катализатор не ограничивается ими. Примеры подходящих каталитических соединений металлов включают соединения свинца, цинка, кобальта, титана, железа, меди и олова, но каталитические соединения металлов не ограничиваются указанным. Например, каталитическое соединение металла может представлять собой 2-этилгексаноат свинца, 2-этилгексаноат цинка, нафтенат кобальта, тетраизопропил титанат, нафтенат железа, нафтенат меди, диацетат дибутилолова, диоктоат дибутилолова, дилаурат дибутилолова и т.д.

Когда используется, катализатор может присутствовать в общем количестве от 0,001 до 0,05 весовых процентов, в расчете на общий вес твердых частиц смолы в композиции покрытия. Например, катализатор может присутствовать в количестве от 0,005 до 0,02 весовых процентов в расчете на общий вес твердых частиц смолы в композиции покрытия.

Модификаторы реологии относятся к соединениям, которые могут изменять текучесть и выравнивающую способность состава покрытия. Состав покрытия должен иметь подходящую текучесть и выравнивающую способность, так чтобы он мог быть нанесен равномерно по поверхности слоя обработки. Композиция покрытия может быть приспособлена тем или иным способом для удовлетворения потребностей пользователя, такие, как регулирование реологии, вязкости, поверхностного натяжения, уровня функциональности и т.д. Эти корректировки могут быть внесены, например, регулированием молекулярного веса смолы, состава растворителя, твердых частиц состава покрытия, способа нанесения, толщины пленки покрытия, реакционной способности покрытия, состава и концентрации пигмента, а также состава и концентрации добавок для текучести потока.

Как используется здесь, термин "красящее вещество" означает любое вещество, которое придает цвет и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект композиции покрытия (или слою покрытия). Красящее вещество может быть добавлено в композицию покрытия (или слой покрытия) в любой соответствующей форме, такой как дискретные частицы, дисперсии, растворы и/или хлопья. Единственное красящее вещество или смесь двух или более красящих веществ могут использоваться в покрытиях по данному изобретению. "Наполнитель", с другой стороны, не обязательно придает какой-нибудь цвет и/или непрозрачность и/или другой визуальный эффект композиции покрытия (или слою покрытия).

Примеры красящих веществ включают пигменты, красители и тонирующие средства, такие как те, что используются в лакокрасочной промышленности и/или внесены в список в Ассоциации Изготовителей Сухих Пигментов (DCMA), так же как композиции спецэффекта. Красящее вещество может включать, например, тонко измельченный твердый порошок, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях использования. Красящее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерировано или неагломерировано. Красящие вещества могут быть включены в композицию покрытия (или слой покрытия) размолом или простым смешиванием. Красящие вещества могут быть включены размолом в композицию покрытия (или слой покрытия) при использовании средства размола, такого как средство размола акриловой краски, использование которого знакомо специалистам в данной области техники.

Примеры пигментов и/или композиций пигмента включают, но не ограничиваются ими, карбазолдиоксазина сырой пигмент, азопигмент, моноазопигмент, диазопигмент, нафтол AS, пигменты солевого типа (красочные лаки), бензимидазолон, комплексное соединение металла, изоиндолинон, изоиндол и полициклический фталоцианин, хинакридон, перилен, перинон, дикетопирролопиррол, тиоиндиго, антрахинон, индантрон, антрапиримидин, флавантрон, пирантрон, антантрон, диоксазин, триарилкарбоний, хинофталоновые пигменты, дикетопирролопиррол красный ("DPPBO красный"), диоксид титана, сажа газовая, углеродное волокно, графит, другие проводящие пигменты и/или наполнители и их смеси. Термины "пигмент" и "окрашенный наполнитель" могут быть использованы здесь взаимозаменяемо.

Красители в качестве примера включают, но не ограничиваются ими, красители на основе растворителя и/или воды, такие как кислотные красители, азокрасители, основные красители, прямые красители, дисперсные красители, реакционноспособные красители, растворимые в органических средах красители, серусодержащие красители, протравные красители, например, ванадат висмута, антрахинон, алюминийперилен, хинакридон, тиазол, тиазин, азокраситель, индигоид, нитро-красители, нитрозо-красители, оксазин, фталоцианин, хинолин, стильбен и триарилметан.

Тонирующие средства в качестве примера включают, но не ограничиваются ими, пигменты, диспергированные в воде или водорастворимых носителях, таких как AQUA-СНЕМ 896, коммерчески доступный от Дегусса (Degussa, Inc.), CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески доступных от Accuracy Dispersion division of Eastman Chemicals, Inc.

Как замечено выше, красящее вещество может быть в форме дисперсии, включающий дисперсию наночастиц, но не ограничивается ею. Дисперсия наночастиц может включать один или более высоко диспергированных красящих веществ в форме наночастиц и/или частицы красящих веществ, которые производят желаемый видимый цвет и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать красящие вещества, такие как пигменты или красители, имеющие размер частиц меньше, чем 150 нм, такой как меньше, чем 70 нм, или меньше, чем 30 нм. Наночастицы могут быть произведены размолом сырья органических или неорганических пигментов мелющими телами, имеющими величину частиц меньше, чем 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способы их изготовления приведены в патенте США №6875800 В2, который включен здесь ссылкой. Дисперсия наночастиц может также быть произведена кристаллизацией, осаждением, конденсацией газовой фазы, и химическим истиранием (то есть, частичным растворением).

Чтобы минимизировать реагломерацию наночастиц в пределах композиции покрытия (или слоя покрытия), может использоваться дисперсия наночастиц, покрытых смолой. Как используется здесь, "дисперсия наночастиц, покрытых смолой" относится к непрерывной фазе (дисперсионной среде), в которой диспергируют дискретные "композитные микрочастицы", которые содержат наночастицу и покрытие из смолы на наночастице. Примеры дисперсий наночастиц, покрытых смолой, и способы их изготовления описаны, например, в патенте США №7605194 от колонки 3, строка 56, до колонки 16, строка 25, процитированные части которого включены здесь посредством ссылки. Также могут быть использованы покрытые частицы, такие как оксид алюминия, покрытый диоксидом титана.

Примеры композиций спецэффекта, которые могут использоваться, включают пигменты и/или композиции, которые оказывают одно или больше влияний на вид, таких как отражение, жемчужный блеск, металлический блеск, фосфоресценция, флюоресценция, фотохромия, светочувствительность, изменение цвета с изменением температуры, гониохромизм и/или изменение цвета. Дополнительные композиции спецэффекта могут обеспечить другие заметные свойства, такие как непрозрачность или текстура. В неограничивающем варианте осуществления композиции спецэффекта могут привести к изменению цвета, такому, что цвет покрытия изменяется, когда покрытие рассматривают под различными углами. Примеры композиций эффекта цвета приведены в патенте США №6894086, включенном в данное описание посредством ссылки. Дополнительные композиции эффекта цвета могут включать прозрачную покрытую слюду, и/или синтетическую слюду, покрытый диоксид кремния, покрытый оксид алюминия, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие, и/или любую композицию, в которой интерференция возникает из разности показателя преломления внутри материала, а не из-за разности показателя преломления между поверхностью материала и воздухом.

В определенных неограничивающих вариантах осуществления, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция, которые обратимо изменяют свой цвет, когда подвергаются действию одного или более источников света, могут использоваться в композиции покрытия (или слое покрытия) по данному изобретению. Фотохромные и/или светочувствительные композиции могут быть активированы облучением светом определенной длины волны. Когда композиция становится возбужденной, молекулярная структура изменяется, и измененная структура показывает новый цвет, который отличается от первоначального цвета композиции. Когда облучение удаляют, фотохромная и/или светочувствительная композиция может возвратиться в состояние покоя, в котором возвращается первоначальный цвет композиции. В одном неограничивающем варианте осуществления фотохромная и/или светочувствительная композиция может быть бесцветной в невозбужденном состоянии и показывать цвет в возбужденном состоянии. Полное изменение цвета может проявиться в пределах от миллисекунд до нескольких минут, такое как от 20 секунд до 60 секунд. Пример фотохромной и/или светочувствительной композиции включает фотохромные красители.

В неограничивающем варианте осуществления, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция может быть связана и/или по меньшей мере частично связана, например, ковалентными связями, с полимером и/или полимерными материалами компонента, способного полимеризоваться. В отличие от некоторых покрытий, в которых светочувствительная композиция может мигрировать из композиции покрытия (или слоя покрытия) и кристаллизоваться на подложке, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция, связанная и/или, по меньшей мере, частично связанная с полимером и/или компонентом, способным полимеризоваться, в соответствии с неограничивающим вариантом осуществления данного изобретения, имеет минимальную миграцию из композиции покрытия (или слоя покрытия). Пример светочувствительной композиции и/или фотохромной композиции и способы их изготовления приведены в патенте США №8153344 В2, и включены в данное описание посредством ссылки.

Обычно красящее вещество может присутствовать в любом количестве, достаточном, чтобы придать желаемый визуальный и/или цветовой эффект. Красящее вещество может включать от 1 до 65 весовых процентов данной композиции покрытия, такое как от 3 до 40 весовых процентов или от 5 до 35 весовых процентов, причем весовые проценты приведены в расчете на общий вес композиции покрытия.

"Износостойкая частица" является частицей, которая, когда используется в композиции покрытия (или слое покрытия), придает некоторый уровень сопротивления истиранию слою покрытия по сравнению с тем же самым слоем покрытия, не имеющем указанных частиц. Подходящие износостойкие частицы включают органические и/или неорганические частицы. Примеры подходящих органических частиц включают, но не ограничиваются ими, алмазные частицы, такие как частицы алмазного шлифовального порошка, и частицы, полученные из карбидных материалов; примеры частиц карбида включают, но не ограничиваются ими, карбид титана, карбид кремния и карбид бора. Примеры подходящих неорганических частиц, включают, но не ограничиваются таковыми, диоксид кремния; оксид алюминия; силикат алюминия; оксид алюминия-оксид кремния; щелочной алюмосиликат; боросиликатное стекло; нитриды, включая нитрид бора и нитрид кремния; оксиды, включая диоксид титана и оксид цинка; кварц; сиенит нефелина; циркон, такой как в форме оксида циркония; бадделюит; и эвдиалит. Могут быть использованы частицы любого размера, такие как смеси различных частиц и/или частицы разного размера. Например, частицы могут быть микрочастицами, имеющими средний размер частиц от 0,1 до 50, от 0,1 до 20, от 1 до 12, от 1 до 10, или от 3 до 6 им, или любая комбинация в пределах любого из этих интервалов. Частицы могут быть наночастицами, имеющими средний размер частиц меньше, чем 0,1 μм, такую как от 0,8 до 500, от 10 до 100, или от 100 до 500 нанометров, или любая комбинация в пределах этих диапазонов.

Композиция покрытия может быть нанесена на по меньшей мере часть слоя обработки, используя любой соответствующий способ покрытия, такой как покрытие, наносимое распылением, покрытие, наносимое с помощью гравированного цилиндра, покрытие, наносимое с помощью фильеры, нанесение покрытия способом макания или печатание, но способ не ограничивается указанным. Слой покрытия может иметь любую подходящую толщину сухой пленки, такую как от 0,5 до 5 мил (например, от 12 до 130 им), но слой покрытия не ограничивается этим. Композиция покрытия может быть отверждена с использованием любой подходящей методики, такой как с использованием тепла, УФ или БИИ (ближнее инфракрасное излучение), но отверждение не ограничивается этим. Специалисты в данной области техники легко оценят условия для отверждения композиции покрытия и, поэтому, эти условия не будут далее описаны здесь.

Хотя данное изобретение было описано применительно к адгезии слоя покрытия, включающего полиуретан, или слоя покрытия, полученного из композиции, включающей полиолы с гидроксильными функциональными группами и полиизоцианаты, к слою золь-гель конверсионного покрытия, данное изобретение не ограничивается этим, и слой обработки и/или раствор, включающий аминоспирт, могут использоваться, чтобы соединить вместе силами адгезии любые два слоя, которые имеют функциональные группы, которые являются соответственно способными реагировать с функциональными группами аминоспирта.

В определенных вариантах осуществления подложка включает металл и/или сплавы металла. Например, подложка может включать алюминий, сплавы алюминия (например, цинк-алюминиевые сплавы), титан, сплавы титана, композиционный материал (например, полимер, армированный углеродным волокном), сталь (например, тонколистовая сталь, холоднокатаная сталь, электрогальваническая сталь, сталь горячего цинкования, сталь, покрытая алюминием, сталь, покрытая сплавом алюминия, и/или нержавеющая сталь), чугун, цветные металлы (например, латунь, бронза, и/или магний, медь, серебро, золото и/или их сплавы), эпоксид, уретан, графит, акрилаты и/или поликарбонаты, но подложки не ограничиваются ими. Как используется здесь, термин "полимер, армированный углеродным волокном", относится к любой подходящей пластмассе, армированной углеродным волокном, термопласту, армированному углеродным волокном, или углеродному волокну, и может включать любой подходящий полимер (например, термореактивный или термопластичный полимер или смолу), такой как эпоксид, сложный полиэфир, виниловый сложный эфир и/или нейлон, и армирующее волокно, такое как углеродное волокно, волокно арамид, алюминиевое волокно и/или стекловолокно.

Способ производства изделия согласно варианту осуществления данного изобретения показан блок-схемой на фиг. 3. Согласно этому варианту осуществления, способ (200) включает нанесение частично отвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки (202). Например, до нанесения на подложку, золь-гель композиция может быть смешана и подвергнута каталитической реакции (например, в течение периода времени 30 минут) с получением частично отвержденной золь-гель композиции. Способ (200), однако, не ограничивается нанесением частично отвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки (202), но может вместо этого включать нанесение неотвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки. Золь-гель композиция и подложка могут быть любыми подходящими золь-гель композицией и подложкой, такими как описанные выше. Способ далее включает, по меньшей мере, частичную сушку золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия (204) (например, частично или полностью отвержденного золь-гель конверсионного покрытия). Способ может также включать дальнейшее отверждение (например, дальнейшее частичное отверждение) частично отвержденной золь-гель конверсионной композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия (например, частично или полностью отвержденного золь-гель конверсионного покрытия). Когда способ включает нанесение неотвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки, способ может включать по меньшей мере частичное отверждение неотвержденной золь-гель композиции.

Согласно вариантам осуществления данного изобретения, изделие может включать, но не ограничивается ими, транспортное средство или часть или компонент транспортного средства. "Транспортное средство" используется здесь в его самом широком смысле и включает все типы транспортных средств, такие как, но не ограничивается ими, автомобили, грузовики, автобусы, фургоны, долговременное оборудование, самолеты, гольф-кары, мотоциклы, велосипеды, железнодорожные вагоны и т.д. Например, транспортное средство может включать воздушно-космические транспортные средства (например, самолеты), включая, но не ограничиваясь ими, большие коммерческие и грузовые самолеты, вертолеты, ракеты, и другие космические корабли. Также изделие может включать любое число частей транспортного средства или компоненты, включающие, например, части воздушно-космического транспортного средства и компоненты.

По меньшей мере, частично сушка и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия могут быть выполнены в течение периода времени от 10 минут до 20 часам, или, например, от 10 минут до 16 часов, но данное изобретение не ограничивается этим. В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере, частично сушка и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия могут быть выполнены в течение периода времени меньше, чем 24 часа. Например, когда золь-гель конверсионное покрытие включает эпоксисиланцирконат или аминосиланцирконат (например, золь-гель конверсионное покрытие получают из золь-гель композиции, включающей цирконий и органосилан) и по меньшей мере частично сушку и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции выполняют в течение периода времени больше, чем 24 часа (или золь-гель конверсионное покрытие отверждают полностью), способность аминоспирта смачивать золь-гель конверсионное покрытие может быть уменьшена, и способность аминоспирта формировать слой обработки может быть ослаблена. Предшествующие интервалы времени основаны на том, что по мен