EA005507B1

EA005507B1 - Композиция для покрытия

Info

Publication number: EA005507B1
Application number: EA200201113A
Authority: EA
Inventors: Александр Стюарт Ричардсон; Джон Эндрю Смит
Original assignee: Уорлдвайд Коутингс Ип Пти Лтд; Уорлдвайд Файр Ретардант Ип Пти Лтд; Уорлдвайд Термал Менеджмент Ип Пти Лтд
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2005-02-24
Also published as: NZ521966A; AU2001250183B2; US7566493B2; MX243906B; CN1187416C; WO2001081482A1; CA2406597A1; AU2001250183B9; ZA200209350B; PL358018A1; HUP0301006A2; US20080311383A1; JP2003535159A; IL152333A; AUPQ707900A0; IN2002DE01131A; AU5018301A; CN1436218A; CA2406597C; KR100760723B1

Abstract

Изобретение относится к композиции для покрытия, включающей (i) носитель и (ii) множество частиц целлюлозы, имеющих средний размер сухих частиц меньше 10 мкм, диспергированных в носителе, исключая водные композиции для покрытия, применяемые для нанесения на бумагу. Изобретение также относится к композиции для покрытия, включающей (i) носитель и (ii) множество частиц целлюлозы, имеющих средний размер сухих частиц меньше 10 мкм, диспергированных в носителе в количестве менее чем 5 г/л. Композиции для покрытия по изобретению образуют покрытия, имеющие полезные термические свойства.

Description

Настоящее изобретение относится к композициям для покрытия, которые образуют покрытия, обладающие полезными термическими свойствами.

Известно, что тепло может передаваться из одного места в другое по трем механизмам, а именно: излучением, кондукцией и конвекцией.

Преимущества зданий и других сооружений с теплоизоляцией давно известны. Обычно, здания и другие сооружения изолируют путем использования материалов с низкой теплопроводностью, таких как стекловолокно и вата. Эти материалы обычно используют в стенах и перекрытиях строений для замедления передачи тепла в строение в течение теплых месяцев и для замедления переноса тепла из строения в течение холодных месяцев.

Проводился ряд попыток улучшить краски, которые эффективно замедляют перенос тепла через поверхность, на которую наносится краска. Например, для получения изолирующих красок в качестве возможных добавок к краске использовали такие материалы, как бикарбонат натрия и стеариновая кислота, волокна титаната калия, стеклоцемент, лепестковый алюминий, вермикулит, перлит и стекловата. Каждая их этих добавок имела ограниченное значение при производстве теплоизолирующих красок. Более того, включение таких добавок в краски часто ухудшало желаемые характеристики краски, такие как легкость ее применения на поверхности и эстетический вид красочного покрытия.

Один из красящих продуктов, который был представлен как имеющий хорошие теплоизолирующие свойства, раскрыт в описании к австралийскому патенту № 601148. В описании раскрыто покрытие толстым красящим слоем, образованное композицией, включающей отверждаемую жидкую красящую основу, частицы кремнезема и частицы багасса, в которой частицы кремнезема и багасса составляют вплоть до 60 процентов по весу смеси. Это покрытие описано как эффективное для сохранения пониженной температуры внутри строения, подвергаемого лучистому теплу, по сравнению с аналогичным не окрашенным строением. Однако описанная композиция обладает рядом недостатков. Описанные размеры частиц багасса, включенных в композицию, усложняют нанесение композиции на поверхность и могут оказывать нежелательное воздействие на внешний вид красящего покрытия. Кроме того, размер крупных частиц кремнезема и частиц багасса, используемый в некоторых вариантах осуществления изобретения, приводит к покрытиям, которые испытывают проблемы из-за грибов. Крупный размер частиц приводит к очень тонкому слою прочих компонентов композиции над частицами кремнезема и багасса в покрытии, образованном композицией. В некоторых вариантах осуществления изобретения этот тонкий слой не обеспечивает адекватной защиты от влаги, достигающей частиц багасса и таким образом приводящей к росту грибов. Более того, требуемая для эффективного действия толщина красящего покрытия делает композицию продуктом, непригодным для использования в тех случаях применения, в которых требуются более тонкие красящие слои, такие как внутренняя и внешняя окраска дома и отделка автомобилей.

В австралийской патентной заявке № 10487/92 описано использование частиц микрокристаллической целлюлозы, имеющих средний размер от 1 до 10 мкм в композициях для покрытия бумаги. Композиции для покрытия бумаги, описанные в этой заявке, включают частицы целлюлозы в водной суспензии. Композиции для покрытия бумаги, описанные в этой заявке, пригодны для улучшения характеристик коммерчески доступных флуоресцентных осветлителей. В этом документе не содержится ни предположения, ни свидетельства того, что покрытия, полученные из композиций, раскрытых в этом документе, могут оказывать влияние на изменение теплообмена через бумагу или любую другую поверхность, на которую наносят композицию для покрытия.

Задачей изобретения является создание композиции для покрытия, содержащей частицы целлюлозы, имеющие средний размер сухих частиц меньше 10 микрон (10 мкм), диспергированные в композиции для покрытия, имеющего пригодные термические параметры.

Одним аспектом настоящего изобретения является создание композиции для покрытия, включающей:

(ί) носитель и (ίί) множество частиц целлюлозы, имеющих средний размер сухих частиц меньше 10 мкм, диспергированных в носителе в количестве менее чем примерно 10 г/л, исключая водные композиции для покрытия, применяемые для нанесения на бумагу.

Частицы целлюлозы могут быть получены любыми способами, известными в данной области техники, для получения частиц целлюлозы, имеющих средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм. Частицы целлюлозы могут быть получены из целлюлозных волокон, целлюлозных производных или их комбинации. Частицы целлюлозы могут быть получены из подходящих природных материалов, таких как древесина сосны и скорлупа макадамии. Такие частицы целлюлозы могут быть тонко измельчены для получения желаемого среднего размера сухих частиц. Предпочтительно, частицы целлюлозы включают частицы микрокристаллической целлюлозы.

Коммерчески доступные частицы микрокристаллической целлюлозы, которые могут использоваться в композициях для покрытия по настоящему изобретению, включают Ау1се1 1.02330.0000, производимый Мегск АийтаНа Р1у Ыб для тонкопленочной хроматографии. Этот продукт состоит из микрокристаллических частиц целлюлозы, присутствующих в виде стержневых частиц, имеющих средний размер

- 1 005507

4х25 мкм. При добавлении к жидкому носителю и диспергировании при большом сдвиге, эти частицы крошатся на частицы, имеющие средний размер сухих частиц примерно 4х7 мкм.

В некоторых вариантах выполнения изобретения частицы целлюлозы имеют средний размер сухих частиц менее 1 мкм.

Предпочтительно по существу все частицы целлюлозы имеют по существу идентичный размер частиц, то есть, размеры частиц находятся в пределах 20 процентов среднего размера частиц композиции.

Количество частиц целлюлозы в композиции для покрытия составляет менее чем 10 г/л, обычно в пределах от 0,0002 до 10 г/л. Обычно количество частиц целлюлозы в композиции для покрытия составляет менее чем 5 г/л. Композиция для покрытия согласно настоящему изобретению может, например, содержать частицы целлюлозы в количестве в пределах от 0,01 до 0,1 г/л или в диапазоне от 0,0002 до 0,01 г/л.

Обычно носитель представляет собой жидкую среду, которая при нанесении на поверхность образует покрытие на поверхности. Термин «жидкий» здесь используется для обозначения аморфных, гелеобразных, текучих и льющихся соединений.

Обычно носитель представляет собой жидкую красочную основу композиции, которая при применении на поверхности и высыхании образует на поверхности сухое красочное покрытие. Жидкая красочная основа композиции обычно состоит из полимера, растворителей, различных добавок и часто красителей. В некоторых вариантах выполнения изобретения при нанесении на поверхность и высыхании композиции проходит химическая реакция сшивания полимера в жидкой красочной основе композиции. Красочные основы композиции обычно содержат полимеры, такие как сложные полиэфиры, алкиды, акриловые смолы, полиуретаны, эпоксидные смолы, винилы, полиамиды, силиконы или комбинации этих полимеров. Растворители, обычно используемые в жидких красочных основах композиций, включают воду или органические или неорганические растворители.

Пригодный жидкий носитель также может быть некрасочной основой композиции, которая может отвердевать с образованием покрытия на поверхности. Примеры таких сред включают полимерные соединения (например, полиэтилены, поли(винилхлорид), полипропилен, нейлоны) или смолы или бумажные композиции.

Пригодный жидкий носитель также может быть средой, которая не отвердевает при нанесении на поверхность, но предпочтительно образует гелеобразное или вязкое жидкое покрытие на поверхности.

Подложка также может быть средой, приспособленной для образования выносных композиций, таких как материалы типа пленок, которые могут наноситься на поверхность с образованием покрытия на поверхности. Например, прозрачная пластиковая пленка, приспособленная для нанесения на стекло, такое как оконное, с образованием покрытия на стекле.

Подложка может также быть адгезивом. Например, подложка может быть адгезивным слоем, наносимым на поверхность оконной пленки для связывания оконной пленки со стеклом или для образования дополнительных слоев оконной пленки в случае многослойной оконной пленки.

Подложка может быть стандартной композицией для покрытия, такой как стандартная красочная основа композиции для покрытия.

Целлюлозные частицы могут быть диспергированы в подложке способами, известными в данной области. Когда основа является жидкой, такой как жидкая красочная основа композиции, целлюлозные частицы обычно диспергируют при высоком сдвиге, обычно при использовании оборудования, известного как Ηίβΐι Бйсат Эс5рсг5сг. Когда подложка представляет собой среду, приспособленную для образования выносной композиции для покрытия, такой как пластмассовая пленка, частицы целлюлозы обычно диспергируют в подложке в течение производства композиции для покрытия.

Композиции для покрытия согласно настоящему изобретению могут наноситься на поверхность с образованием покрытия на поверхности любым из известных в данной области техники способов для нанесения сходных композиций для покрытия, не содержащих частиц целлюлозы, на поверхность с образованием покрытия на поверхности.

Если подложка представляет собой стандартную композицию для покрытия, композиция для покрытия согласно настоящему изобретению может наноситься на поверхность изделий или строений с образованием покрытия на поверхности при использовании стандартных способов, известных в данной области техники, для нанесения стандартных композиций для покрытия на поверхность с образованием покрытия на поверхности. Например, если подложка представляет собой стандартную красочную основу композиции, композиция для покрытия по настоящему изобретению может наноситься на поверхность изделий или строений и высыхать с образованием покрытия на поверхности.

Композиция для покрытия может быть приспособлена для образования покрытия на природном или синтетическом материале. В различных вариантах выполнения изобретения композиция для покрытия приспособлена для образования покрытия на пластиковом материале, ткани, волокне, пленке, керамике, композитном материале, бетоне, дереве, человеческой или животной коже или металле, или металлическом сплаве.

В некоторых вариантах выполнения композиция для покрытия приспособлена для образования покрытия на части изделия или строения, такого как автотранспортное средство, здание, передвижной кон

- 2 005507 тейнер или резервуар-хранилище. В некоторых вариантах выполнения композиция для покрытия приспособлена для образования покрытия на стенах, крыше или других частях здания. Сходным образом, в некоторых вариантах выполнения изобретения композиция для покрытия приспособлена для образования покрытия на поверхности автомобиля.

В предпочтительном варианте выполнения композиция для покрытия представляет собой красочную основу композиции, приспособленную высыхать при нанесении на поверхность с образованием сухого пленочного покрытия с толщиной от 2 до 250 мкм. В случае красочных основ композиций, приспособленных для нанесения на внутренние или внешние поверхности строения, такие как здания, красочные основы композиции предпочтительно приспособлены для высыхания с толщиной сухих пленок от 35 до 120 мкм. В случае красок для использования в качестве автомобильного отделочного покрытия красочная основа композиции предпочтительно приспособлена для высыхания с толщиной от примерно 20 до 70 мкм.

Другой аспект настоящего изобретения касается покрытия, образованного композицией для покрытия согласно настоящему изобретению.

Покрытие может быть твердым материалом, пленочным материалом или гелеобразным или вязким жидким материалом.

Дополнительный аспект настоящего изобретения касается изделия или строения, в котором на по крайней мере одну поверхность изделия или строения нанесено покрытие, образованное композицией для покрытия согласно настоящему изобретению.

В различных выполнениях изобретения покрытие согласно настоящему изобретению может образовывать один или много слоев многослойного покрытия. Например, покрытие по настоящему изобретению может образовывать грунтовку или первый слой покрытия на поверхности с кроющей краской, образованной на слое грунтовки, при использовании композиции для покрытия, не содержащей частиц целлюлозы.

Было обнаружено, что покрытия по настоящему изобретению имеют пригодные термические свойства.

Кроме того, было обнаружено, что, если покрытие по настоящему изобретению применяют на поверхность и покрытую поверхность подвергают воздействию лучистой энергии, покрытие уменьшает или увеличивает количество тепла, переносимого через поверхность по сравнению с аналогичными покрытиями, образованными композициями для покрытия, не содержащими частиц целлюлозы.

Например, если покрытие по настоящему изобретению наносят на внешнюю поверхность металлического строения и строение подвергают действию лучистой энергии, покрытие изолирует строение, сохраняя температуру внутри строения значительно ниже, чем в эквивалентном строении, имеющем покрытие, образованное аналогичной композицией для покрытия, не содержащей частиц целлюлозы, или чем в эквивалентном строении, не имеющем покрытия на внешних поверхностях.

Дополнительные эксперименты также подтверждают, что, если температура окружающей среды снаружи строения оказывается ниже внутренней температуры в строении, покрытие внешней поверхности строения способствует переносу тепла из строения с большей скоростью, чем в эквивалентной структуре, имеющей покрытие внешних поверхностей, образованное из аналогичной композиции для покрытия, не содержащей частиц целлюлозы, или в эквивалентной структуре, не имеющей покрытия внешних поверхностей. Эта характеристика в особенности полезна для строений, таких как здания, содержащие устройства, генерирующие тепло, такие как электрические моторы, секция для сварки или т. п.

В том случае, если покрытие представляет собой пластиковую пленку, наносимую на стеклянную поверхность, такую как окно, и покрытую поверхность подвергают лучистому теплу, покрытие уменьшает перенос тепла через поверхность по сравнению со сходным покрытием в виде пластиковой пленки, не содержащей частиц целлюлозы.

Было также обнаружено, что чем меньше средний размер целлюлозных частиц, диспергированных в композиции для покрытия, тем меньше доля целлюлозных частиц, необходимых для добавления в композицию для сохранения пригодных термических характеристик покрытий, образованных из композиции. Например, красочное покрытие с толщиной сухой пленки 200 мкм, образованное из жидкой красочной основы композиции по настоящему изобретению, содержащей 1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы, имеет сходные термические свойства с красочным покрытием, образованным из композиции, содержащей примерно 15 г/л тонко измельченных целлюлозных частиц, имеющих средний размер примерно 16 мкм в покрытии с толщиной тонкой сухой пленки 200 мкм. Эксперименты также показали, что термические свойства покрытий, образованных из композиций для покрытия, содержащих частицы целлюлозы, имеющие средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм, сохраняются, если доля частиц целлюлозы в композиции уменьшается с 1 до 0,0002 г/л.

Ниже в качестве примеров будут описаны предпочтительные варианты выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой поперечное сечение (масштаб не выдержан) образцов, исследованных в описанных здесь экспериментах;

фиг. 2 представляет собой схематическое изображение устройства для тестирования;

- 3 005507 фиг. 3 представляет собой увеличенное поперечное сечение бокса 30, изображенного на фиг. 2;

фиг. 4 представляет собой график зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов А, В и С, тестированных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов А и В, имеющих покрытие, подвергают лучистому теплу (покрытие представляет собой водорастворимую акриловую краску);

фиг. 4а представляет собой график зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов А, В и С, тестированных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов А и В, не имеющих покрытия, подвергают лучистому теплу;

фиг. 4Ь представляет собой график зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов С, Ό и Е, тестированных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов Ό и Е, не имеющих покрытия, подвергают лучистому теплу (покрытие представляет собой водорастворимую акриловую краску);

фиг. 4с представляет собой график зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов С, Ό и Е, тестированных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов Ό и Е, имеющих покрытие, подвергают лучистому теплу;

фиг. 46 представляет собой график зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов С, Е и С, тестированных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов Е и С, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие представляет собой водорастворимую акриловую краску);

фиг. 5-10 представляют зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов А и С и третьего образца (опытный образец), испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образца А и опытного образца, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие представляет собой водорастворимую акриловую краску);

фиг. 11 и 12 представляют собой зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образцов А и С и третьего образца (опытный образец), испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образца А и опытного образца, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие опытного образца представляет собой полиуретановую краску - двухкомпонентное, полиуретановое основание и изоцианатный катализатор);

фиг. 13 представляет собой зависимость температуры от времени необлучаемых поверхностей трех образцов, испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие опытного образца представляет собой койлкоутинг пластизольного типа);

фиг. 14 и 15 представляют собой зависимости температуры от времени необлучаемых поверхностей образца А и второго образца (опытный образец), испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образца А и опытного образца, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие опытного образца представляет собой чернила на водной основе);

фиг. 16 представляет собой зависимость температуры от времени необлучаемых поверхностей двух образцов, испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов, имеющих покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие представляет собой оконную пленку);

фиг. 17 представляет собой зависимость температуры от времени необлучаемых поверхностей двух образцов, имеющих пенное покрытие, и третьего образца, не имеющего покрытия, испытанных в устройствах, изображенных на фиг. 2 и 3, в которых поверхность образцов, имеющих пенное покрытие, подвергали лучистому теплу (покрытие представляет собой противопожарную пену).

Поперечное сечение образцов, использованных в экспериментах, описанных здесь, показано на фиг.

1. Образец 10 включает покрытие 11, нанесенное на поверхность подложки 12.

Во всех экспериментах, описанных здесь, за исключением экспериментов, относящихся к покрытиям в виде оконной пленки, нанесенных на стеклянные листы, подложка 12 состоит из стальной пластины с размерами 200х300х0,9 мм. На одной из поверхностей 200х300 мм стальной подложки 12 формировали покрытие 11. Противоположную 200х300 мм поверхность 13 стальной подложки 12 покрывали тонким слоем обычной черной краски. Такие образцы могут рассматриваться как покрытия, нанесенные на строения, такие как здания и транспортные средства.

Для сравнения покрытий, образованных из композиций для покрытия по настоящему изобретению, эксперименты вначале проводили на образцах сравнения или опытных образцах. Композиции для покрытия получали добавлением целлюлозных частиц в соотношении 55 грамм на литр водной основы акриловой красочной композиции и диспергировали при высоком сдвиге. Целлюлозные частицы в этой композиции имели средний размер частиц 55 мкм. Основной опытный образец (образец А) включал стальную пластину с размерами, указанными выше. На одной из 200х300 мм поверхностей стальной пластины образовывали покрытие из полученной композиции для покрытия. Измеренная толщина красочного покрытия высохшей краски составила 270 мкм. Как отмечалось выше, противоположную 200х300 мм поверхность стальной пластины красили тонким слоем обычной черной краски.

Опытный образец и другие описанные здесь образцы испытывали в устройстве, показанном на фиг. 2 и 3.

- 4 005507

Контрольное устройство содержит бокс 30, действующий как теплоотвод и имеющий стенки 31 и основание 32. Стенки 31 и основание 32 термически изолированы полистирольными листами для предотвращения потери тепла и также для уменьшения вероятности поверхностной конденсации. Бокс 30 содержит столбики льда 43, расположенные в виде решетки, для увеличения поглощения тепла внутри бокса 30. Также имеются в распоряжении два многоскоростных крыльчатых вентилятора 44 для обеспечения циркуляции и, если необходимо, создания эффекта охлаждения ветром.

Бокс 30 также имеет верхнюю поверхность 33, имеющую, образованные в ней, три одинаковых прямоугольных отверстия 34. Каждое отверстие окружено колодкой 35, которая поддерживает образец 36, такой как описанный выше образец А, для тестирования в устройстве. На фиг. 2 на правом углу квадратное отверстие 34 скрыто образцами 36.

Наверху каждого из образцов 36 установлен источник света 37, который создает источник теплового излучения на верхнюю поверхность образца 36. Источники света 37 подвешены на перекладине 38, которая может перемещаться вверх и вниз для соответствующего перемещения положения источника света 37 над образцами 36.

Каждый источник света включает 1000 Вт вольфрамовую лампу, управляемую электрической цепью (не показано). В электрической цепи присутствует тиристорный контроль (не показано), позволяющий регулировать, если необходимо, яркость источника света 37.

К нижней поверхности 45 каждого образца 36 присоединена термопара типа 1 38. Термопара 38 присоединена к нижней поверхности 45 посредством двухсторонней клеящей ленты. Положение термопары 38 устанавливают при использовании трафарета, который обеспечивает размещение термопары 38 в центре образца 36 непосредственно под центром источника света 37.

Провода термопары 39 проходят через пенную резиновую прокладку, герметизирующую бокс 30, и проложены до свободного спая 41, который в свою очередь соединен с компьютером 42. Компьютер 42 хранит и показывает температуры, измеряемые на нижней поверхности каждого образца 36 каждой термопарой 38.

В течение начальной настройки и калибровки устройства для испытания три полированных алюминиевых пластины, имеющих толщину примерно 0,9 мм, устанавливают на колодках 35 и тестируют для балансировки выходных сигналов от трех термопар 38.

Обычный эксперимент проводили следующим образом:

(ί) три образца 36 выбирали для тестирования и затем маркировали трафаретом для обеспечения точного размещения термопары 38 на противоположной 200х300 мм поверхности образца на 200х300 мм поверхности, облучаемой источником света 37;

(ίί) затем термопару 38 присоединяли при использовании двухсторонней клеящей ленты к каждому образцу 36 к противоположной к 200х300 мм поверхности образца к 200х300 мм поверхности, облучаемой источником света 37;

(ш) после чего три образца 36 доводили до комнатной температуры путем помещения их на несколько минут перед вентилятором;

(ίν) затем три образца 36 быстро помещали на колодки 35, так чтобы поверхность образцов 36, подвергаемая облучению источниками света 37, была обращена к источнику света, и источники света 37 включали;

(ν) запускали компьютерную программу и температуру нижней поверхности 45 каждого образца 36 (т.е. 200х300 мм поверхности, противоположной 200х300 мм поверхности, облучаемой источником света 37), запоминали и выводили при помощи компьютера 42.

В большинстве экспериментов, источник света включали через несколько минут и температуру нижней поверхности 45 каждого образца 36 запоминали и выводили при помощи компьютера 42, тогда как источник света оставляли включенным и после некоторого периода времени выключали.

В первом эксперименте опытный образец (образец А), как описано выше, сравнивали с аналогичным образцом (образец В), имеющим красочное покрытие, образованное из той же водной акриловой красочной композиции, используемой для образца, но не содержащей частиц целлюлозы, и образцом, состоящим из стальной пластины размерами 200х300х0,9 мм, окрашенной тонким слоем обычной черной краски по обеим 200х300 мм поверхностям (образец С). Термопару прикрепляли к каждому из образцов таким образом, что красочное покрытие 11 образцов А и В облучалось источником света 37, если образцы помещали в контрольное устройство.

Образцы соответствующим образом помещают в контрольное устройство и включают источник света 37. Температуру, измеряемую термопарами 38, регистрируют компьютером 42.

Результаты первого эксперимента показаны на фиг. 4. Результаты показывают, что температура необлучаемой поверхности образца А достигает только максимума примерно 37°С, тогда как температуры необлучаемой поверхности образца В и образца С достигают максимальной температуры примерно 42°С и 67°С, соответственно. Эти результаты показывают, что покрытие, образованное композицией для покрытия, содержащей частицы целлюлозы, уменьшает степень переноса тепла через образец, на который наносится покрытие, по сравнению с покрытием, образованным композицией, не содержащей частиц целлюлозы.

- 5 005507

В следующем эксперименте, те же образцы, что и тестированные выше (т.е. образцы А, В и С), тестировали с термопарами 38, прикрепленными к слою покрытия образцов А и В, и образцы помещали в контрольные устройства, таким образом, чтобы источники света облучали поверхность образцов А и В, покрытых тонким слоем черной краски. Увеличение температуры, измеряемое термопарами 38, в этом дальнейшем эксперименте показаны на фиг. 4а. Результаты показывают, что температура необлучаемой поверхности образца А достигает максимума при примерно 74°С, тогда как температура необлучаемой поверхности образца В и образца С каждая достигает максимальной температуры при примерно 66°С.

Результаты, показанные на фиг. 4 и 4а, демонстрируют, что величина переноса тепла через образец, на который нанесено покрытие, содержащее целлюлозные частицы, зависит от того, какая поверхность образца облучается тепловым излучением, обеспечиваемым источником света 37. Если облучали покрытую поверхность образцов А и В, то перенос тепла через образец А был меньше, чем через образцы В и С. Если поверхность образцов А и С, покрытую тонким слоем черной краски, облучали тепловым излучением, перенос тепла через образцы А был выше, чем перенос тепла через образцы В и С.

Сходные результаты были получены в последующих сериях экспериментов по тестированию двух стальных пластин, одна из которых покрыта на 200х300 мм поверхности небелым красочным покрытием, образованным жидкой красочной основой композиции, имеющей диспергированные в ней частицы целлюлозы, (55 г/л, 50 мкм средний диаметр) (образец И) и одна покрытая на 200х300 мм поверхности красочным покрытием, образованным той же красочной основой композиции, но не содержащей целлюлозных частиц (образец Е). Цвет краски был коричнево-зеленым цветом, известным в производстве, как «природно зеленый». Как отмечалось выше, другую 200х300 мм поверхность обоих образцов покрывали тонким слоем обычной черной краски. Результаты экспериментов при подводе тепла к поверхности образцов Ό и Е, покрытых тонким слоем черной краски, изображены на фиг. 4Ь. Эти результаты вновь показывают, что образец И, имеющий покрытие, включающее целлюлозные частицы, имеет большую степень переноса тепла, чем образец Е и образец С, если тепло подается к поверхности образцов Ό и Е, покрытых тонким слоем черной краски. Эти результаты, изображенные на фиг. 4с, в случае, когда покрытые поверхности каждого образца И и Е были облучены, показывают, что, напротив, перенос тепла был ниже для образца И, чем для образца Е или образца С.

В последующем эксперименте, 0,1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы (Ауюе1 1.02330.0000, производимый Мегск Аи81га11а Р1у Ыб) добавляли к белой акриловой красочной композиции для покрытия на водной основе и диспергировали при разрушении сильным сдвигом целлюлозные частицы, имеющие средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм. Образец, имеющий покрытие, образованное из этой композиции для покрытия (образец Е), сравнивали с другим образцом, имеющим покрытие, образованное из той же красочной композиции для покрытия, но без добавления целлюлозных частиц (образец О). Результаты эксперимента, когда тепло подводили к покрытой поверхности образца Е и образца О, изображены на фиг. 4б. Результаты, показанные на фиг. 4б, демонстрируют, что перенос тепла через образец Е был ниже, чем для образца О.

Эффективность образца А была точкой отсчета, используемой данными заявителями для сравнения с образцами, имеющими покрытия, образованные композициями для покрытия по настоящему изобретению.

Используя одну и ту же красочную основу (акриловая краска на водной основе), в качестве образца А, была приготовлена серия композиций для покрытия согласно настоящему изобретению, содержащая доли частиц микрокристаллической целлюлозы, как показано в табл. 1. Композиции для покрытия получали смешиванием частиц микрокристаллической целлюлозы (Ау1се1 1.02330.0000, производимой Мегск АийтаНа Р1у Ыб) с красочной основой и диспергированием целлюлозных частиц разрушением целлюлозных частиц сильным сдвигом в частицы, имеющие средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм. Образцы, имеющие толщину сухого покрытия, указанную в табл. 1, получали при использовании этих композиций для покрытия (опытные образцы) и опытные образцы тестировали совместно с образцами А и С, как описано выше, с теплом, подводимым к поверхностям опытного образца, имеющего покрытие, и к имеющей покрытие поверхности образца А.

Температуры, измеренные термопарами, прикрепленными к некоторым из этих образцов в устройствах для тестирования 30, показаны на фиг. 5-10.

Относительную неэффективность этих образцов по сравнению с опытным образцом (образец А) рассчитывали как разность между максимальной температурой, достигаемой для образца, и той, которая достигается для образца А, поделенной на максимальную температуру, достигаемую образцом С, выраженную в процентах. Отрицательное значение означает, что образец более эффективен для замедления переноса тепла через образец, чем образец А. Относительная неэффективность образцов представлена в табл. 1.

- 6 005507

Таблица 1

Результаты, представленные выше, показывают, что за счет использования частиц микрокристаллической целлюлозы способность красочных покрытий поддерживать меньшую площадь поверхности подложки при температуре значительно ниже, чем температура подложки, имеющей сходное покрытие, не содержащее целлюлозных частиц, сохраняется при уменьшении соотношения компонентов на порядок величины. Этот вывод означает, что количество целлюлозных частиц, необходимых для достижения желаемых термических свойств покрытия, значительно ниже, чем до сих пор считалось возможным. За счет возможности добавления низких долей целлюлозных частиц с малым размером частиц также возможно создавать краски, имеющие заданные термические свойства для использования в областях, таких как автомобильные краски, где требуется очень мелкий размер частиц, чтобы краска соответствовала эстетическим характеристикам красок, в настоящее время используемых в данном применении.

Эксперименты также проводились для определения влияния варьирования получаемой толщины пленочного покрытия при выбранном соотношении компонентов. Во всех этих экспериментах целлюлозные частицы, используемые в композиции для покрытия, представляли собой частицы микрокристаллической целлюлозы (Ау1се1 1.02330.0000, производимой Мегск Ли81та11а Р1у ЬЙ) и эти частицы добавляли к красящей композиции для покрытия при соотношении компонентов, указанном в табл. 2, и диспергировали размалыванием целлюлозных частиц при высоком сдвиге в целлюлозные частицы, имеющие средний размер частиц менее 10 мкм. Образцы, имеющие толщину сухого покрытия, указанную в табл. 2, получали при использовании этих композиций для покрытия (опытные образцы) и опытные образцы испытывали с образцами А и С, как описано выше, с подводом тепла к поверхности опытного образца, имеющей покрытие, и поверхности образца А, имеющей покрытие. Затем рассчитывали, как описано выше, относительную неэффективность этих образцов по сравнению с опытным образцом (образец

А). Результаты приведены в табл. 2.

- 7 005507

Таблица 2

Эти результаты в представленной выше таблице, как ожидалось, показали, что при уменьшении толщины пленки неэффективность покрытия ухудшается по сравнению со свойствами опытного образца (образец А). Результаты, однако, показывают, что экстраполяцией при толщине примерно 95 мкм эффективность образца, имеющего покрытие, содержащее 1 г/л микрокристаллических частиц, имеющих средний размер частиц менее чем 10 мкм, оказывается той же, что и образца сравнения (образец А), содержащего 55 г/л 50 мкм целлюлозных частиц в слое толщиной 270 мкм.

Проводили серию экспериментов для выяснения влияния использования микрокристаллической целлюлозы в различных других композициях для покрытия. Во всех следующих экспериментах использованные микрокристаллические частицы получали из продукта Ау1се1 1.02330.0000, производимого Мегск АийтаПа Ρίγ Мб. Во всех экспериментах, за исключением эксперимента, относящегося к пленочному оконному покрытию, частицы целлюлозы добавляли к другим компонентам композиции для покрытия и диспергировали при высоком сдвиге.

При использовании двухкомпонентного полиуретанового покрытия (П'ПеПНапе 80) получали два образца с покрытием (опытные образцы). В одном опытном образце покрытие, содержащее 0,1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы, получали на одной 200х300 мм поверхности стальной пластины. В другом опытном образце покрытие, не содержащее частиц целлюлозы, получали на одной 200х300 мм поверхности стальной пластины. Как отмечалось выше, другую 200х300 мм поверхность стальных пластин покрывали тонким слоем обычной черной краски. Каждый из опытных образцов испытывали совместно с образцом А и образцом С, как описано выше, с подводом тепла к поверхности опытного образца, имеющей покрытие, и к поверхности образца А, имеющей покрытие.

На фиг. 11 показаны результаты для опытного образца с покрытием, содержащим 0,1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы, по сравнению со стандартным опытным образцом (образец А) и полностью черным образцом (образец С). На фиг. 12 показаны результаты для опытного образца с покрытием, не содержащим частиц микрокристаллической целлюлозы по сравнению со стандартным опытным образцом (образец А) и полностью черной пластиной (образец С). Можно видеть, что присутствие микрокристаллической целлюлозы в двухкомпонентном полиуретановом покрытии значительно уменьшает температуру необлучаемой стороны образца по сравнению с образцом с покрытием, не содержащим частиц микрокристаллической целлюлозы.

В другом эксперименте три образца получали нанесением койлкоутинга (пластизольный тип койлкоутинга) на 200x300 мм поверхность 3 стальных пластин. В одном образце (образец 1) в койлкоутинге диспергировали 1 г/л микроцеллюлозных частиц. Во втором образце (образец 2) в койлкоутинге диспергировали 15 г/л микроцеллюлозных частиц. В третьем образце (образец 3) койлкоутинг не содержал целлюлозных частиц. Три образца испытывали, как описано выше, с подводом тепла к поверхности образцов, имеющих койлкоутинг, и результаты представлены на фиг. 13. Как показано на фиг. 13, присутствие 1 г/л микрокристаллической целлюлозы, диспергированной в койлкоутинге, значительно уменьшает температуру необлучаемой стороны образцов, по сравнению с койлкоутингом без микрокристаллической целлюлозы и койлкоутингом с 15 г/л микрокристаллической целлюлозы.

Можно увидеть, что дисперсия целлюлозных частиц, имеющих средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм, во всех типах красочных композиций для покрытия будет иметь термическое влияние в покрытиях, образованных из композиций для покрытия.

При использовании водных чернил были получены два образца с чернильными покрытиями (опытные образцы) и испытаны в контрольных устройствах, как описано выше, подводом тепла к поверхности образцов, имеющих покрытие. На фиг. 14 показаны результаты для опытного образца с покрытием чернилами на водной основе, образованным из водных чернил с 1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы по сравнению со стандартным опорным образцом (образец А). На фиг. 15 показаны результаты для опытного образца с покрытием чернилами на водной основе, образованным из водных чернил, не содержащих частиц микрокристаллической целлюлозы, по сравнению со стандартным опорным образцом (образец А). Как можно видеть, наличие микрокристаллической целлюлозы в чернилах на водной основе

- 8 005507 значительно уменьшает температуру необлучаемой стороны образца с покрытием, образованным из этих чернил, по сравнению с образцом с покрытием, образованным из чернил на водной основе без микрокристаллической целлюлозы.

Испытания также проводились с оконным пленочным покрытием. Частицы микрокристаллической целлюлозы (0,1 г/л), имеющие средний размер сухих частиц менее чем 10 мкм, равномерно диспергировали в оконном пленочном материале в течение получения перед нанесением на лист стекла (образец 1). Сходный лист стекла также получали с той же толщиной сходной оконной пленки, не содержащей частиц микрокристаллической целлюлозы (образец 2). Эти два стеклянных образца испытывали в устройстве для тестирования сходным образом, как и описано выше, с подачей тепла к поверхности листа стекла, имеющего оконное пленочное покрытие, и результаты представлены на фиг. 16. На фиг. 16 видно, что включение микрокристаллических частиц целлюлозы в материал оконной пленки оказывает тепловой эффект.

Испытание проводили с противопожарной пеной. 1 г/л частиц микрокристаллической целлюлозы (Ау1се1 1.02330.0000, производимой Мегск Аихйайа Р1у Ыб) равномерно диспергировали в определенном количестве противопожарной пены при сильном сдвиге. Готовили две стальные пластины с перемычками, создающими стенку высотой 10 мм, окружающую площадь 75 мм² в центре каждой пластины. Один образец (образец 1) имел пенное покрытие с 1 г/л микрокристаллической целлюлозы, равномерно диспергированной в пене, и второй образец (образец 2) имел пенное покрытие без добавления целлюлозных частиц. Внутрь перемычек добавляли одно и то же количество пены. Два образца испытывали в устройстве для тестирования сходно с тем, как описано выше, с подачей тепла к поверхности образца, имеющего пенное покрытие, одновременно с образцом, не имеющим пенного покрытия (образец 3). Результаты показаны на фиг. 17. На фиг. 17 показано, что присутствие целлюлозных частиц на необлучаемой стороне образца с пенным покрытием, содержащим целлюлозные частицы, поддерживает более низкую температуру в течение 40-минутного теста. Изгиб на кривой присутствует, когда пена испаряется до точки без содержания жидкости. График показывает, что меньшая поверхность образца с пенным покрытием, содержащим микрокристаллическую целлюлозу, находится при более низкой температуре даже после испарения всей жидкости. График показывает, что для этого образца время достижения одних и тех же температур занимает приблизительно вдвое большее время по сравнению с образцом с пенным покрытием без микрокристаллической целлюлозы. Это различие во времени очень важно для пожаротушения, поскольку время достижения определенных температур является критическим при борьбе с пожаром и для сокращения до минимума повреждения.

Специалисту в данной области техники понятно, что в изобретение могут быть внесены многочисленные изменения и/или модификации без нарушений сущности и области применения изобретения, как показано в конкретных вариантах выполнения изобретения. Таким образом, настоящие варианты выполнения изобретения могут рассматриваться во всех аспектах как иллюстративные и не ограничивающие изобретение.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Композиция для покрытия, изменяющего теплопередачу, содержащая (ί) носитель и (ίί) множество частиц целлюлозы, имеющих средний размер сухих частиц меньше 10 мкм, диспергированных в носителе в количестве менее чем примерно 10 г/л.
2. Композиция для покрытия по п.1, в которой композиция для покрытия содержит от 0,0002 до 10 г/л частиц целлюлозы.
3. Композиция для покрытия по п.1 или 2, в которой композиция для покрытия содержит менее чем 5 г/л частиц целлюлозы.
4. Композиция для покрытия по любому из пп.1-3, в которой носитель представляет собой жидкость или пену.
5. Композиция для покрытия по любому из пп.1-4, в которой носитель представляет собой красочную основу композиции.
6. Композиция для покрытия по любому из пп.1-3, которая выполнена в виде пленочного материала, приспособленного для нанесения на поверхность с образованием покрытия на поверхности.
7. Композиция для покрытия по п.6, в которой композиция для покрытия является пластиковой пленкой.
8. Композиция для покрытия по любому из пп.1-3, в которой носитель представляет собой адгезив.
9. Покрытие, образованное композицией для покрытия по любому из пп.1-8.
10. Строительное изделие, в котором по крайней мере на одну его поверхность нанесено покрытие, образованное из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.
11. Изделие по п.10, в котором покрытие представляет собой многослойное покрытие, в котором один или более слоев покрытия образованы из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.
12. Строение, в котором по меньшей мере на одну его поверхность нанесено покрытие, образованное из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.

- 9 005507
13. Строение по п.12, в котором покрытие представляет собой многослойное покрытие, в котором один или более слоев покрытия образованы из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.
14. Передвижной контейнер, в котором по меньшей мере на одну его поверхность нанесено покрытие, образованное из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.
15. Резервуар-хранилище, в котором по меньшей мере на одну его поверхность нанесено покрытие, образованное из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.
16. Автомобиль, в котором по меньшей мере на одну его поверхность нанесено покрытие, образованное из композиции для покрытия по любому из пп.1-8.