專利名稱：水性可自動焊接的車間底漆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料組合物。
背景技術(shù)：
大型金屬物體諸如貨物集裝箱通常通過將多個由鐵、鋼或其他傳導(dǎo)性金屬制成的單個構(gòu)件焊接在一起而被裝配起來。為了防止各個構(gòu)件在裝配前被腐蝕同時使它們?nèi)阅軌虮缓附釉谝黄?，可以對各?gòu)件進行清潔(例如通過噴砂法處理、研磨或其他磨蝕或燒蝕過程)，然后用傳導(dǎo)性的防腐臨時底漆對其進行涂覆。令人希望的，這樣打底過的構(gòu)件被焊穿 (例如弧焊)底漆層，而不必除去焊接附近的底漆。焊接后，可以將焊珠(weld bead)附近區(qū)域的底漆去除(再次通過噴砂法處理、研磨或其他磨蝕或燒蝕過程)，以進行熔渣的去除和焊接檢測。在被檢測區(qū)域上涂布另一底漆(例如非傳導(dǎo)性底漆)，此后迅速在其上涂布適當?shù)拿嫱繉??？梢允褂檬謩踊蜃詣雍附友b置進行焊接。自動焊接機例如可被便利地用于焊接容器或其他其中重復(fù)的裝配步驟是標準的標準組件。手動焊接設(shè)備例如可被便利地用于焊接船舶或其中重復(fù)裝配步驟不太標準的其他物體。當待焊表面的傳導(dǎo)率沿焊線過度變化時， 自動焊接機容易發(fā)生故障。由這種故障引起的缺陷可以包括由高焊接熱量灼穿金屬而形成的孔洞以及由于金屬未被檢測導(dǎo)致的形成焊接的局部失效。當前使用的可焊接臨時底漆(有時被稱為可焊接車間底漆(shop primer))通常是溶劑基雙組分富鋅環(huán)氧組合物，其例如以0. 005至0. 02mm涂層厚度涂覆。在一些范圍內(nèi)使用雙組份的水基含鋅車間底漆(得自Akzo Nobel的hterplate kro )。由上文可見，本領(lǐng)域需要改進的車間底漆。本文已經(jīng)公開了并且要求保護這種組合物及其使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
上述溶劑基雙組份富鋅環(huán)氧車間底漆具有不希望的高揮發(fā)性有機化合物(VOC) 水平(例如OAKg/L或更高)，干燥或硬化緩慢，或者難以從焊珠附近的區(qū)域除去。上述 Interplate kro車間底漆在一旦將兩組分混合到一起之后就具有有限的貯放期限。鋅粉可以與水發(fā)生反應(yīng)，形成氫氣，這可能存在爆炸風險。此外，通過鋅基底漆焊接還可以導(dǎo)致金屬熏煙熱(metal fume fever)或其他有害病癥。本發(fā)明一方面提供了一種經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，所述金屬構(gòu)件包含其上具有車間底漆層的可焊接金屬基材，所述車間底漆層包含單組分的、儲存穩(wěn)定的、可空氣干燥、可乳膠涂布的水性成膜涂料組合物，所述涂料組合物中分散有足夠的傳導(dǎo)性材料，從而得到可自動焊接的硬化的車間底漆層。本發(fā)明另一方面提供了一種經(jīng)涂布的金屬制件，所述金屬制件包含多個其上具有防腐底漆膜的金屬構(gòu)件，所述防腐底漆膜含有其中分散有傳導(dǎo)性材料的硬化的水性粘結(jié)劑，所述構(gòu)件通過一個或多個穿過硬化底漆的無缺陷焊接連接到一起，其中，如果所述傳導(dǎo)性材料包括傳導(dǎo)性鋅材料的話，那么其含量足夠低，從而使得未硬化的底漆是儲存穩(wěn)定的液態(tài)涂料組合物。本發(fā)明另一方面提供了一種裝配金屬制件的方法，所述方法包括a)提供多個其上具有防腐底漆膜的金屬構(gòu)件，所述防腐底漆膜包含硬化的水性粘結(jié)劑并且具有分散在其中的足量的傳導(dǎo)性材料，從而使得所述構(gòu)件可穿過所述底漆被自動焊接，其中，如果所述傳導(dǎo)性材料包括傳導(dǎo)性鋅材料的話，那么其含量足夠低，使得未硬化的底漆是儲存穩(wěn)定的液態(tài)涂料組合物；并且b)將所述構(gòu)件焊接到一起。所公開的車間底漆便于通過焊接、尤其便于通過自動焊接裝配金屬構(gòu)件，而不會出現(xiàn)不希望的孔洞或者在焊珠中出現(xiàn)未焊接區(qū)域。


圖1是本發(fā)明的對頭焊接制件的截面圖。圖2是本發(fā)明的丁字焊接制件的截面圖。圖3是本發(fā)明的運輸集裝箱的透視端面圖。圖4是本發(fā)明的冷凍運輸集裝箱的透視端面圖。在附圖中的各幅圖中，類似標號表示類似元件。附圖中的各元件沒有按比例。
具體實施例方式由端點限定的數(shù)值范圍包括在該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值(例如，1-5包括1、1.5、 2,2.75,3,3. 80、4、5 等)。本文所使用的“一 / 一種(a或an)”、“該(the) ”、“至少一種”和“一種或更多種” 可互換使用。因此，例如，包括“一種”添加劑的涂料組合物是指該涂料組合物可以包含“一種或多種”添加劑。在針對涂料組合物使用時，術(shù)語“可空氣干燥的”是指，該組合物在金屬基材上的涂覆層可以通過使該組合物在室溫空氣中不受擾動靜置一天來硬化，從而在基材上得到不發(fā)粘(tack-free)的連續(xù)膜。在針對涂料組合物使用時，術(shù)語“可自動焊接的”是指，被這樣的涂料組合物的硬化膜涂布的可焊接金屬板可以利用自動弧焊機焊接到一起，而不必為了獲得連續(xù)的無缺陷焊接而去除焊接場所的涂料組合物。術(shù)語“自動焊接”是指，利用自動弧焊機將被硬化的車間底漆膜涂布的金屬板焊接到一起，而不必為了獲得連續(xù)的無缺陷焊接而去除焊接場所的車間底漆膜。在針對材料使用時，術(shù)語“傳導(dǎo)性的，，是指，這種材料在水性涂料組合物中的分散體將提供增大的傳導(dǎo)率或減小的體積電阻率，結(jié)果使得被這種組合物涂布的金屬基材是可焊接的或者是更容易焊接的。在針對通過焊珠連接的焊接構(gòu)件使用時，術(shù)語“無缺陷”是指，焊珠中并不存在由高焊接熱量灼穿焊珠而引起的孔洞或者焊珠中并不存在其中未形成焊接的局部區(qū)域。在針對液態(tài)涂料組合物中的成分使用時，術(shù)語“分散的”是指，該成分懸浮或者以其他方式基本上均勻地分布在整個組合物中。術(shù)語“分散的”包括這樣的組合物，該組合物如果長時間(例如1個月或更長)靜置不加干擾則各組分可能經(jīng)歷中等沉降或其他分離， 但通過攪動(例如使用漆料棒、槳或其他手動工具)或通過搖動(使用漆料搖動器)可以返回均勻狀態(tài)。在針對涂料組合物使用時，術(shù)語“成膜劑”和“成膜”是指，該組合物包含這樣的單體、低聚物或聚合物，它們可以涂覆到基材上(如果需要與適當?shù)脑鏊軇┗蚰Y(jié)溶劑一起) 并且干燥、交聯(lián)或其他方式硬化，從而在所述基材上形成不發(fā)粘的連續(xù)膜。在針對水性涂料組合物使用時，術(shù)語“乳膠”是指，該組合物包含在水或一種或多種第二分散劑或乳化劑(例如表面活性劑、堿性可溶聚合物或其混合物)的存在下形成的聚合物顆粒的分散體或乳液，上述分散劑或乳化劑的存在對于形成分散體或乳液是需要的。在聚合物形成后，第二分散劑或乳化劑通常與聚合物分離。在一些實施方式中，反應(yīng)性分散劑或乳化劑可以在形成聚合物顆粒時成為聚合物顆粒的一部分。在針對第一液態(tài)涂料組合物使用時，術(shù)語“可乳膠涂布的”是指，該組合物，當被涂覆到基材上并且被干燥、交聯(lián)或以其他方式硬化以在該基材上形成第一不發(fā)粘的連續(xù)膜之后，可被至少0. 03mm (至少1密爾)濕厚的外用乳膠漆(如在對比例1中使用的乳膠漆)層進一步涂布，這種外用乳膠漆層，在空氣干燥1天后，將得到不含可見不勻性或其他可見涂層缺陷的第二不發(fā)粘的連續(xù)膜，并且第二不發(fā)粘的連續(xù)膜可以充分良好地粘附到所述第一膜上，從而當使用ASTM D3359-02評估時不會出現(xiàn)層間“剝落”失效，其中根據(jù)硬化的第二膜的厚度是大于0. 013mm(5密爾)還是不大于0. 013mm(5密爾)來使用測試方法A或B。在針對液體涂料組合物使用時，術(shù)語“低V0C”是指，該涂料組合物基于液體涂料組合物的總重包含小于約10wt%的揮發(fā)性有機化合物、更優(yōu)選小于約7wt%的揮發(fā)性有機化合物，最優(yōu)選小于約^t%的揮發(fā)性有機化合物。在針對液體涂料組合物使用時，術(shù)語“單組分”是指，該涂料組合物可被原樣涂覆到基材上并被硬化，從而在該基材上形成不發(fā)粘的連續(xù)膜，這無需添加另一種單獨包裝的組分，諸如交聯(lián)劑或固化劑。術(shù)語“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下本發(fā)明中可以提供某些益處的實施方式。然而，在相同或其它的情形下，其它的實施方式也可能是優(yōu)選的。另外，敘述一個或多個優(yōu)選實施方式并不意味著其它的實施方式是不可用的，并且不意味著將其它的實施方式從本發(fā)明范圍中排除。術(shù)語“底漆”指這樣的涂料組合物，該涂料組合物可被涂覆到金屬基材上并且被干燥、交聯(lián)或以其他方式硬化以形成不發(fā)粘的連續(xù)膜，所述不發(fā)粘的連續(xù)膜充分良好地粘附到所述基材上，從而當使用ASTM D3359-02評估時不會出現(xiàn)“剝落”失效，其中根據(jù)硬化的底漆膜的厚度是大于0.013mm (5密爾)還是不大于0.013mm (5密爾)來使用測試方法A或 B0術(shù)語“車間底漆”(有時也被稱為預(yù)處理底漆)是指，短期的或臨時的底漆組合物， 其在最終裝配和涂覆永久底漆和永久保護或裝置面涂層之前使用在裸金屬構(gòu)件上。如果車間底漆以一層或多層形式被涂覆到裸金屬基材上并且未被面涂層涂布，那么該車間底漆可能不能抵擋長期暴露于腐蝕條件(例如噴鹽暴露一周)而不出現(xiàn)令人生厭的可見變質(zhì)或腐蝕，但可以在上述較短時間段內(nèi)或在典型制造操作中可能出現(xiàn)的不太苛刻的條件下提供適當?shù)姆栏浴?br> 在針對液態(tài)涂料組合物使用時，術(shù)語“儲存穩(wěn)定的，，是指，該涂料組合物可以以單組份、即可使用的配制物形式在常規(guī)儲存溫度下儲存在有蓋容器中至少1個月，優(yōu)選至少6 個月，而不發(fā)生不可接受的組分的分離(即該組合物不能通過攪拌(例如使用漆料棒、槳或其他手動工具)或通過搖動(使用漆料搖動器)返回均勻狀態(tài))、不可接受的成分間的相互作用、不可接受的粘度變化、不可接受的顏色變化、或?qū)τ谄湎Ｍ猛镜男ЯΦ钠渌@著損失。在針對可以在底漆混合物中出現(xiàn)的組分使用時，術(shù)語“基本上不含”是指，這種組分的含量基于組合物的重量小于約lwt%。術(shù)語“面涂層”是指如下的涂料組合物其可以一層或多層形式被涂覆，并且在被干燥或以其他方式被硬化后，在被涂物體上提供保護性或裝飾性的最外面末道漆層。在針對液態(tài)涂料組合物的特性或效力的變化使用時，術(shù)語“不可接受的”是指，由上述組合物的一般終端用戶所設(shè)定的或所預(yù)期的性能要求。在針對水性涂料組合物使用時，術(shù)語“水分散性的”是指，該組合物包含的聚合物自己能夠與水組合而無需使用第二分散劑或乳化劑，從而獲得儲存穩(wěn)定至少1個月的聚合物顆粒的水性分散體或乳液。在針對涂料組合物使用時，術(shù)語“水性”是指，該組合物包含(或在被硬化成膜之前，含有)溶解在或分散在水中的固體以及可選的一種或多種其他溶劑或液體載劑，其中， 水占這種涂料組合物的非固體部分重量的多數(shù)。在針對金屬基材使用時，術(shù)語“可焊接的”是指，這種金屬基材的板材可以使用手動弧焊機與另一塊板材接合。在針對金屬基材上的涂料組合物使用時，術(shù)語“可焊接的” 是指，被這種涂料組合物的硬化的、不發(fā)粘的連續(xù)膜涂布的這種基材的板材可以利用手動弧焊機與另一塊板材接合，而不必為了獲得連續(xù)的無缺陷焊接而除去焊接場所的涂料組合物?？珊附拥耐苛辖M合物還可以被稱為“焊穿”涂料組合物。一些可焊接的涂料組合物還是可自動焊接的，但一些不是。參照圖1，對頭焊接金屬制件100通常包含對接的鋼板102和104，它們的下側(cè)分別被含有傳導(dǎo)性材料(例如含碳材料)的空氣干燥的水性涂料組合物膜(例如膠乳底漆膜)106和108涂布。板材102和104的頂側(cè)分別被含有傳導(dǎo)性材料(例如含碳材料)的空氣干燥的水性涂料組合物膜(例如膠乳底漆膜)110和112涂布。底漆膜106、108、110和 112彼此可以是相同的或不同的，優(yōu)選彼此是相同的。焊珠114連接板材102和104，并且可以在不必在焊接前從焊接場所處或者緊鄰焊接場所的區(qū)域去除底漆膜106、108、110和 112的情況下形成。底漆膜106、108、110和112令人滿意地具有足夠高的導(dǎo)電性，從而可以利用自動焊接機實施穿過焊接(through-welding)(即貫穿所述底漆膜的焊接)，而不會有由于局部升高的焊接熱量導(dǎo)致的灼穿金屬的孔洞缺陷，也不會存在由于金屬未被檢測導(dǎo)致的形成焊接的局部失效。焊接的熱量可以使臨近焊珠114的膜106、108、110和112的部分發(fā)生一定的蒸發(fā)或燃燒。但是，理想的是，底漆，特別是粘結(jié)劑具有足夠的耐熱性，結(jié)果上述蒸發(fā)或燃料的可見跡象僅限于，從焊珠的任一側(cè)延伸小于50mm或小于25mm的相對狹窄區(qū)域。而且，令人希望地，在空氣干燥的底漆膜附近或之上的焊接不會導(dǎo)致不安全量的鋅和其他重金屬或其他有害物質(zhì)從底漆中以空氣傳播方式排放。傳導(dǎo)性材料令人滿意地放出少量或不發(fā)出令人生厭的副產(chǎn)物，并且令人滿意地不會損害并且甚至可以改善焊珠的質(zhì)量。焊接后，可以去除焊珠114上或焊珠114附近的底漆膜106、108、110和112的部分和熔渣，從而可以檢驗焊接缺陷。這可以通過各種技術(shù)進行，所述技術(shù)包括噴砂法處理、研磨或其他磨蝕或燒蝕過程。檢驗后，可以采用傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性底漆、優(yōu)選至少提供臨時性防腐的底漆對焊接區(qū)域或附近脫底漆的區(qū)域再打底。完成的裝配制件可被適當?shù)谋Ｗo涂層(例如面涂層)涂布，這種保護涂層可以提供更長期的防腐性或其他所需要的表面或表觀特性。圖2示出了丁字焊接的制件200，其包含鋼基板202和垂直放置的鋼立板(leg plate) 204。板材202的下側(cè)可被所公開的傳導(dǎo)性車間底漆涂布、可以被傳統(tǒng)的非傳導(dǎo)性底漆涂布、或者可以未被涂布。圖2所示的實施方式具有未被涂布的下側(cè)。板材202的頂側(cè)以及板材204的兩個主要表面分別都被含有傳導(dǎo)性材料的干燥的(例如空氣干燥的)水性涂料組合物底漆膜206、208和210涂布。底漆膜206、208和210彼此可以是相同的或不同的，優(yōu)選彼此是相同的。焊珠212和214連接板材202和204，并且可以在不必在焊接前去除緊鄰焊接場所的底漆膜206、208和210的情況下形成。如圖1所示實施方式那樣，焊接的熱量可以使臨近焊珠212和214的膜206、208和210的部分發(fā)生一定的蒸發(fā)或燃燒，但這僅限于如上所述的焊珠的任一側(cè)的相對窄的區(qū)域。焊接后，可以去除焊珠212和214上或焊珠212和214附近的底漆膜206、208和210的部分和熔渣，從而可以如上所述檢驗焊接缺陷。檢驗后，可以如上所述對焊接區(qū)域或附近脫底漆的區(qū)域再打底并用面涂層涂布。圖3和圖4示出了本發(fā)明的示例性被涂金屬制件，即包含側(cè)面302和端門304和 306的焊接結(jié)構(gòu)的運輸集裝箱300以及包含隔熱側(cè)面402和其中安裝制冷單元406的隔熱端板404的焊接結(jié)構(gòu)的冷凍運輸集裝箱。各種水性涂料組合物可用在所公開的車間底漆涂層中。優(yōu)選的水性涂料組合物包括水性乳液聚合物(例如乳膠聚合物)和水分散性的或水稀釋性的聚合物。水性涂料組合物優(yōu)選可被容易地涂覆并且被空氣干燥或以其他方式固化或硬化，從而獲得可自動焊接的成膜底漆涂層，其中所述成膜底漆涂層包含分散在整個天然或合成粘結(jié)劑中的上述傳導(dǎo)性材料。示例性的水性乳液組合物可以根據(jù)例如美國專利申請公開號US 2007/0259166 (Killilea等人)所述制備，或者可由各種商業(yè)來源得到。優(yōu)選的水性乳液聚合物包括丙烯酸類乳液、乙烯-醋酸乙烯酯乳液、聚丁二烯乳液、聚偏乙烯基乳液、苯乙烯丙烯酸類乳液和乙烯基丙烯酸類乳液。上述乳液通常至少包含聚合物顆粒、水和一種或多種乳化劑。水性乳液聚合物顆?？梢园环N或多種能夠與外部交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的官能團，并且上述外部交聯(lián)劑也可以是所公開的車間底漆組合物的一部分。水性乳液聚合物顆粒可以包含能夠與氨基樹脂或多異氰酸酯交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的羥基官能團。示例性的上述氨基樹脂包括可得自諸如Cytec Industries Inc等供應(yīng)商的水性涂料可相容的三聚氰胺、脲和甘脲交聯(lián)劑，包括CYMEL 3 和CYMEL 383氨基塑料樹脂。示例性的上述多異氰酸酯包括可得自諸如Bayer MaterialScience等供應(yīng)商的水性涂料可相容的多異氰酸酯交聯(lián)劑， 包括BAYHYDUR 304和BAYHYDUR 3100多異氰酸酯。水性乳液聚合物顆粒還可以包含能夠與水性涂料可相容的多環(huán)氧交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的羧基官能團，或者可以包含能夠與水性涂料可相容的環(huán)氧固化劑(印oxy cursive)發(fā)生反應(yīng)的環(huán)氧官能團。示例性的上述環(huán)氧固化劑包括得自Air Products and Chemicals, Inc.的ANQUAMINE 721水稀釋性環(huán)氧固化劑和得自Cytec Industries，Inc的BECK0P0X EH 2179W/65WA水稀釋性環(huán)氧固化劑。然而，理想地，本發(fā)明所公開的車間底漆組合物并不發(fā)生交聯(lián)或其他固化反應(yīng)，而僅僅在被涂覆后短時間內(nèi)凝結(jié)成均勻膜并且快速空氣干燥(例如由于水損失)。這有助于抑制放氣和其他交聯(lián)或固化副作用，如果在所涂的車間底漆徹底固化之前實施焊接，這些副作用可能導(dǎo)致飛濺或其他焊接缺陷。示例性的可商購水性乳液聚合物包括得自Alberdingk Boley，Inc.的ALBERDINGK AC 2514、ALBERDINGK AC 25142、ALBERDINGK AC 2518、ALBERDINGK AC 2523、ALBERDINGK AC 2524、ALBERDINGK AC 2537、ALBERDINGK AC 25381、ALBERDINGK AC 2544、ALBERDINGK AC 2546,ALBERDINGK MAC M*ALBERDINGK MAC ；34聚合物分散液；得自 Hexion Specialty Chemicals 的 AQUAMAC 720 ；得自 EPS Corp.的 EPS 2538 丙烯酸類乳膠、EPS 2540 苯乙烯丙烯酸類乳膠和EPS 2725丙烯酸乳膠乳液；得自Celanese Emulsion Polymers的 RESYN 7305 乙烯基丙烯酸類乳液；得自 Rohm and Haas Co.的 RHOPLEX 3131-L0、 RH0PLEX E-693、RHOPLEX E-940、RHOPLEX E-IOlU RHOPLEX E-2780、RHOPLEX HG-95P、 RHOPLEX HG-700、RHOPLEX HG-706、RHOPLEX PR-33、RHOPLEX TR-934HS、RHOPLEX TR-3349 和 RHOPLEX VSR-1050 丙烯酸類乳液；得自 Rohm and Haas Co.的 RHOSHIELD 636 禾口 RHOSHIELD 3188 聚合物分散體；得自 BASF Resins 的 JONCRYL 538、JONCRYL 1552、 JONCRYL 1972、JONCRYL 1980、JONCRYL 1982、JONCRYL 1984 和 JONCRYL 8383 丙烯酸乳液； 得自 DSM NeoResins，Inc.的 NEOCRYL A_1127、NE0CRYL A_6115、NE0CRYL XK_12、NE0CRYL XK-90、NEOCRYL XK-98和NEOCRYL XK-220丙烯酸類乳膠聚合物；及其混合物。示例性的水分散性或水稀釋性聚合物可以根據(jù)例如美國專利申請公開號US 2007/0259188Al(mi等人)所述制備，或者可由各種商業(yè)來源得到。優(yōu)選的水分散性或水稀釋性聚合物包括丙烯酸類、醇酸樹脂類、環(huán)氧類、聚酯類、聚氨酯類或偏二氯乙烯共聚物。上述水分散性或水稀釋性聚合物通常至少包含聚合物顆粒、水和堿(例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈣、氨、三乙胺或二甲基乙醇胺)或酸(例如乙酸、乳酸、甲酸、丙酸)， 這些堿和酸可以與所述聚合物上的適當官能團發(fā)生反應(yīng)，從而使其分散到水中或被水稀釋。在水分散性聚合物中，上述官能團通常是在聚合物骨架上的酸性基團的形式；而在水稀釋性聚合物中，上述官能團通常是在聚合物骨架上的堿性或酸性基團的形式。所述水分散性聚合物顆?；蛩鏊♂屝跃酆衔镱w粒還可以包含一個或多個能夠與外部交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的官能團，上述外部交聯(lián)劑也可以成為所公開的車間底漆組合物的一部分。示例性的外部交聯(lián)劑包括上述與水性乳膠相關(guān)的交聯(lián)劑。然而，就像上述水性乳膠那樣，理想地，水分散性聚合物并不發(fā)生交聯(lián)或其他固化反應(yīng)，而僅僅在被涂覆后短時間內(nèi)凝結(jié)成均勻膜并且快速空氣干燥(例如由于水損失)，從而抑制可能導(dǎo)致飛濺或其他焊接缺陷的放氣作用和其他交聯(lián)或固化副作用。示例性的可商購水分散性或水稀釋性聚合物包括得自BASF Corporation的 JONCRYL 丙烯酸類共聚物；得自Dow Coating Materials的PARAL0ID WR-97水稀釋性丙烯酸類樹脂；得自Reichhold Inc.的AR0L0N 562-G2-70水稀釋性丙烯酸類樹脂；得自 Rohm and Haas Co.的 MAINC0TE HG-54D 和 RHOPLEX WL-96 水性丙烯酸類樹脂；得自 Momentive Specialty Chemicals Inc.的AQUAMAC 熱塑性苯乙烯丙烯酸類乳膠樹脂；得自 Lubrizol Advanced Materials, Inc.的 CARB0SET CR-760 和 CARB0SET CR-765 熱塑性苯乙烯-丙烯酸類共聚物乳液；得自kott Bader Inc.的TEXICRYL 丙烯酸類和苯乙烯丙烯酸酯分散體；得自Scott Bader Inc.的TEXIGEL 分散體；得自EPS Corp.的EPS 6208水稀釋性醇酸樹脂；得自Air Products and Chemicals, Inc.的ANCAREZ AR555水稀釋性環(huán)氧樹脂；得自Cytec Industries的BECK0P0X EP386W/56WA水稀釋性環(huán)氧樹脂；得自 EPS Corp.的EPS 3216水稀釋性聚酯樹脂；得自EPS Corp.的EPS 4213聚氨酯分散體；得自 Bayer MaterialScience 的 BAYHYDROL PR 240 聚氨酯分散體和得自 Scott Bader Inc 的P0LIDENE 偏二氯乙烯共聚物乳液。優(yōu)選地，所公開的車間底漆包含，基于全部固體，約40至約80wt%、更優(yōu)選約60至約SOwt %的粘結(jié)劑固體。如果使用外部交聯(lián)劑，那么該車間底漆優(yōu)選包含，基于全部粘結(jié)劑固化，約5至約50wt%的交聯(lián)劑，更優(yōu)選約10至約30wt%的交聯(lián)劑。各種傳導(dǎo)性材料可用在所公開的車間底漆中。示例性的傳導(dǎo)性材料包括顆粒、纖維、薄片和可以均勻地分散在水性涂料組合物中的其他形狀。優(yōu)選的傳導(dǎo)性材料可以例如包括碳、鈣、鈷、銅、鐵、鎳和各種其他不那么廣泛使用的傳導(dǎo)性材料。也可以使用諸如銀或銻錫氧化物等更昂貴的材料，但優(yōu)選將它們涂布在不太昂貴的傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性基材上， 以降低總成本。也可以使用諸如鋁粉或鋅粉(即鋅塵)的粉末狀單質(zhì)金屬，這些粉末狀單質(zhì)金屬在水的存在下會產(chǎn)生氫氣溢出、粘結(jié)劑不穩(wěn)定或其他問題，因而優(yōu)選以低用量使用它們或?qū)λ鼈冞M行涂布或以其他方式的處理，從而減少上述問題發(fā)生的可能性。優(yōu)選的，所選擇的傳導(dǎo)性材料會減輕或者至少不會加劇經(jīng)打底或其他未經(jīng)涂布部件的腐蝕?？梢允褂脗鲗?dǎo)性材料的混合物。例如含有鋅傳導(dǎo)性材料或非傳導(dǎo)性材料的混合物由于如下原因而受到關(guān)注在當前溶劑性產(chǎn)品和在上面討論的雙組份hterplate kro產(chǎn)品中的頻繁使用， 以及終端用戶可能預(yù)計高鋅含量可能是理想(即使是沒有根據(jù)的或錯誤的)。然而，在上述組合物中通常以非常高的體積百分比使用鋅(例如相對于液態(tài)涂料組合物至少約40體積百分比或至少約50體積百分比)。金屬鋅具有多種缺陷，這包括當被包裝在單組份水性配制物中時降低穩(wěn)定性的趨勢(例如通過引起凝膠化)。因此，如果使用鋅，它優(yōu)選作為傳導(dǎo)性混合物的一部分與至少一種在給定體積百分比下干燥膜傳導(dǎo)性比鋅更高的其他傳導(dǎo)性材料一起(即與至少一種其傳導(dǎo)性質(zhì)與鋅相比具有更高的體積效率的其他傳導(dǎo)性材料一起)，或與至少一種在單組份配制物中具有較低引起不穩(wěn)定性趨勢的其他傳導(dǎo)性材料一起使用。鋅在上述傳導(dǎo)性混合物中理想地占傳導(dǎo)性材料重量的一半以下，優(yōu)選地，其用量本身不能獲得可自動焊接的組合物，而且如果呈現(xiàn)單質(zhì)或其他潛在反應(yīng)性形式，那么其用量優(yōu)選小于液體涂料組合物的約Iwt%，小于液體涂料組合物的約0. 5wt%或小于液體涂料組合物的約0. lwt%。鋅可以以其他方式添加，例如以反應(yīng)性較低的形式或非反應(yīng)性的形式， 以半導(dǎo)體形式或非導(dǎo)體形式，諸如氧化鋅、硅酸鋅或乙基硅酸鋅，根據(jù)需要使用適當?shù)乃峄蚱渌芙庵鷦┦顾鼈內(nèi)芙?。尤其?yōu)選含碳傳導(dǎo)性材料。示例性的含碳材料包括傳導(dǎo)性碳黑，諸如乙炔黑、由油料生產(chǎn)的爐黑、碳纖維、石墨以及組合的含碳材料，諸如經(jīng)鎳涂布的石墨粉末。示例性的可商購含碳材料包括得自AkzoNobel Polymer Chemicals的傳導(dǎo)性碳，包括KETJENBLACK EC碳黑；得自Asbury Carbons的傳導(dǎo)性石墨、碳纖維和碳黑；得自Cabot Corp.的傳導(dǎo)性碳，包括VULCAN KC傳導(dǎo)性碳黑；得自Columbian Chemicals Company的傳導(dǎo)性碳， 包括 C0NDUCTEX 975Ultra 和 C0NDUCTEX SC Ultra 碳黑；得自 Continental Carbon 的傳導(dǎo)性碳，包括 N120，N121.N234，LH30, N326, N330, N339, N343, N351 禾口 N550 碳黑；得自Lion Corporation的傳導(dǎo)性碳；得自Timcal Graphite & Carbon的傳導(dǎo)性碳，包括ENSACO 150G, ENSACO 210G, ENSACO 250G, ENSACO 260G 和 ENSACO 350G 傳導(dǎo)性碳黑；和得自Sulzer Metco Canada的Ε-FILL 經(jīng)鎳涂布的石墨粉末。示例性的可商購金屬材料包括得自 Alcoa Aluminum Powder、得自 Eckart America禾P得自 Silberline Manufacturing Company的鋁粉；得自Milliken & Company的銻摻雜的氧化錫粉末，包括^LECtmECP粉末，諸如^LEC ECP 1410-T粉末；得自Ferro Corporation的銅粉和銅屑，包括Copper Powder 8ED ；[=| Sarda Industrial Enterprises 白勺 1 )" 導(dǎo)自 Bayer Corporation 自 BASF Corporation、得自 Cathay Pigments USA、得自 Haubach GmbH、得自 Hoover Color Corporation 和得自 iToho Zinc Co. Ltd.的鐵粉；和得自 Sulzer Metco Canada 的鎳粉， 包括Ε-FILL 鎳粉。示例性的可商購經(jīng)包覆金屬材料包括得自Potters hdustries的 C0NDUCT-0-FIL 經(jīng)包覆的傳導(dǎo)性材料?？蓮腞eade Advanced Materials得到各種其他的傳導(dǎo)性材料。對于所選定的傳導(dǎo)性材料而言，期望導(dǎo)電性和填充水平足以提供可自動焊接的車間底漆組合物。所公開的車間底漆優(yōu)選不具有或至多具有上述低鋅含量，并且優(yōu)選不含或基本上不含鎘或其他當被焊接時可能引起危險氣體、令人生厭的蒸發(fā)物或燃燒產(chǎn)物的空氣式排放、金屬熏煙熱或焊接污染的有害重金屬。傳導(dǎo)性材料可以例如占車間底漆組合物的至少約0. 5、至少約1、至少約2或至少約3wt%，并占車間底漆組合物的至多約30、至多約20、至多約10或至多約7wt%。通常， 可以使用較低量的含碳傳導(dǎo)性材料和較高量的金屬傳導(dǎo)性材料，其中，期望用量通常根據(jù)涂層性能和焊接性能以經(jīng)驗進行選擇。以顏料體積含量(PVC)基礎(chǔ)表示，傳導(dǎo)性材料優(yōu)選占車間底漆組合物的約2至約20%。所公開的車間底漆通常包含水作為乳膠或水分散性聚合物的組分，可選包含水作為進一步添加的成分。優(yōu)選地，涂料組合物包含足夠的水，結(jié)果當組合物涂覆到基材上時存在約20至約80wt%固體，優(yōu)選存在約30至約60wt%固體。所公開的車間底漆可以包含粘結(jié)劑和傳導(dǎo)性材料，可以基本上由粘結(jié)劑和傳導(dǎo)性材料組成或者由粘結(jié)劑和傳導(dǎo)性材料組成，并且如果需要可以包含其他成分。例如，車間底漆可以包含一種或多種腐蝕抑制劑。具有代表性的這種腐蝕抑制劑包括無機或有機材料， 包括三磷酸鋁、硼磷酸鋇、磷硅酸鈣、硅酸鈣、磷酸鍶、磷酸鋅、氧化鋅及其混合物。優(yōu)選地， 車間底漆包含，基于固體總量，約1至約20wt%、更優(yōu)選約1至約10wt%的腐蝕抑制劑。所公開的車間底漆可以包含一種或多種凝結(jié)劑，它們可以幫助降低粘度、協(xié)助潤濕或促進或協(xié)助成膜。促進連續(xù)膜形成的增塑劑和溶劑是尤其優(yōu)選的凝結(jié)劑。示例性的凝膠劑包括二醇醚類、醇類和美國專利號6，762，230B2 (Brandenburger等人)中描述的凝結(jié)劑。具有代表性的二醇醚類包括乙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇單丁基醚、乙二醇-2-乙基己基醚、丙二醇、丙二醇甲基醚、丙二醇乙基醚、丙二醇單丁基醚、丙二醇-2-乙基己基醚、二乙二醇、二乙二醇甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇單丁基醚、二乙二醇-2-乙基己基醚、二丙二醇、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇單丁基醚、二丙二醇-2-乙基己基醚、及其混合物。與僅使用一種二醇醚獲得的對一些基材的潤濕性相比，混合物可以為這些基材提供更好的潤濕性?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗對這些混合物進行選擇。優(yōu)選地，車間底漆包含，基于全部固體，約1至約40wt%、更優(yōu)選約15至約25wt%的二醇醚或其他凝結(jié)劑。
所公開的涂料組合物可選包含一種或多種引發(fā)劑、共引發(fā)劑或協(xié)同劑，諸如美國專利申請公開號2006/0135686A1中描述的那些。示例性的引發(fā)劑包括光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑和用于自動氧化固化的催化劑。所公開的車間底漆可以包含各種本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的其他佐劑。具有代表性的佐劑在 Koleske 等人的 Paint and Coatings Industry，2003 年 4 月，第 12-86 頁中描述，其可以包括表面活性劑(例如除了可能存在于乳膠粘結(jié)劑中的那些以外的)、顏料、 著色劑、染料、分散劑、消泡劑、增稠劑(例如疏水性乙氧基化的聚氨酯樹脂(HEUR)增稠劑和經(jīng)疏水改性的堿性可溶或堿性可溶脹乳液(HASE)增稠劑)、熱穩(wěn)定劑、勻化劑、生物殺滅劑、防霉劑、防縮孔劑、固化指示齊 、增塑齊 、非傳導(dǎo)性材料、擴充齊 、沉降抑制劑、蠟、紫外光吸收劑、光學(xué)增白劑、平光劑、劃痕和磨損添加劑等。佐劑的類型和用量通常根據(jù)在給定制造場所采用具體涂覆和設(shè)備的應(yīng)用以經(jīng)驗進行選擇。所公開的車間底漆還可以通過如下配制對包括Akzo Nobel、Chugoku Marine Paints,Ltd. (CMP)、Hempel A/S，Jotun和Kansai Paint Co. Ltd.在內(nèi)的公司供應(yīng)的可商購車間底漆配制物進行改性；或者對包括DescoIndustries Inc. ,Less EMF Inc.和YSHIELD EMR !Protection在內(nèi)的公司或經(jīng)銷商供應(yīng)的可商購傳導(dǎo)性或電磁屏蔽漆配制物進行調(diào)整或進行改性。作為一般性指導(dǎo)，應(yīng)當根據(jù)需要對上述配制物中的粘結(jié)劑和溶劑進行調(diào)整，從而得到單組份的水性涂料組合物；應(yīng)當使鋅含量(如果存在，尤其在其為金屬鋅時)足夠降低，從而上述單組份組合物是存儲穩(wěn)定的；添加適當?shù)钠渌晒┻x擇的傳導(dǎo)性材料(例如不含鋅的傳導(dǎo)性材料，優(yōu)選為較之在相當?shù)闹亓克较掠山饘黉\提供的傳導(dǎo)性提供一樣好或更好的傳導(dǎo)性的傳導(dǎo)性材料)，其用量足以提供可自動焊接的傳導(dǎo)性底漆配制物。所公開的車間底漆組合物可以涂覆到各種金屬基材上，包括鋼、鐵、鋁、鋅及其合金。所述組合物可以利用各種本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法進行涂覆，所述方法包括噴涂、 靜電涂布、刷涂、滾涂、流涂和浸涂。所述組合物可以以各種濕膜厚度進行涂覆。優(yōu)選地， 所述濕膜厚度足以提供，對硬化的底漆而言，約1至約100 μ m、更優(yōu)選約2至約20 μ m的干膜厚度。所涂覆的底漆涂層可以利用各種本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的干燥技術(shù)裝置進行硬化，所述干燥技術(shù)包括空氣干燥和受迫干燥。當使用受迫干燥時，可以使用約30°C至約 205°C的示例性烘箱溫度和小于60分鐘、小于30分鐘、小于15分鐘、小于10分鐘、小于6 分鐘或小于5分鐘的加熱時間。例如，加熱時間可以為約1至約60分鐘?？梢岳帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)和材料實施焊接。焊接后，所公開的車間底漆可以被保留在原位置，或者可以被至少從焊縫附近的區(qū)域處去除(例如通過噴砂法處理)，例如以協(xié)助檢驗所述焊縫。在檢驗以及任何其他所需構(gòu)件裝配之后，可以例如在經(jīng)車間底漆涂布的焊接制件上涂覆額外的、典型更稠的腐蝕抑制保護底漆層。具有代表性的上述額外底漆可得自包括 Akzo NobelXhugoku Marine Paints, Ltd (CMP) ,Hempel A/S、 Kansai Paint Co. Ltd. >KCC Marine & Protective Coatings 禾口 Valspar Corporation 在內(nèi)的供貨商。所得經(jīng)打底的、經(jīng)涂布的金屬制件例如可以具有連續(xù)的腐蝕抑制外部底漆涂層，這個涂層接觸且平鋪在焊珠處的以及由焊珠向兩側(cè)延伸小于例如100mm、50mm或25mm 的區(qū)域中的下層金屬上方，并且接觸且平鋪在這個區(qū)域之外的車間底漆上方。經(jīng)打底的、經(jīng)涂布的金屬制件上可以例如被適當?shù)拿嫱繉咏M合物進一步涂覆。具有代表性的面涂層可得自包括上述額外底漆供應(yīng)商在內(nèi)的那些供應(yīng)商。
所公開的經(jīng)涂布制件可用于各種目的。具有代表性的終端應(yīng)用包括得自包括 China International Marine Containers (CIMC)> Graaff Transportsysteme Gmbh> Maersk Line和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的其他供應(yīng)商或制造商在內(nèi)的供應(yīng)商或制造商的冷凍集裝箱和非冷凍運輸集裝箱(例如干燥貨物集裝箱)；底盤、拖車(包括半拖車)、軌道車輛、載重車車身、船舶或其他船類(vessel)、橋、建筑骨架和在制造期間需要臨時的室內(nèi)或室外防腐的預(yù)制金屬制件或現(xiàn)制金屬制件。額外的用途包括金屬角、通道、梁(例如I 型梁)、管道(pipe)、管子(tube)、板材或其他可被焊接成這些或其他金屬制件的構(gòu)件。以如下非限制性實施例對本發(fā)明進行進一步闡述，其中所有份和百分比都是基于重量，除非另有聲明。實施例1將如下表1所示成分以所列順序組合并混合，從而得到均勻的分散體表 權(quán)利要求
1.一種經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，所述金屬構(gòu)件包含其上具有車間底漆層的可焊接金屬基材，所述車間底漆層包含單組分的、儲存穩(wěn)定的、可空氣干燥、可乳膠涂布的水性成膜涂料組合物，所述涂料組合物中分散有足以得到可自動焊接的硬化的車間底漆層的傳導(dǎo)性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物包含水性乳液聚合物。
3.如權(quán)利要求2所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述乳液聚合物包括丙烯酸類聚合物制品、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物制品、聚丁二烯聚合物制品、聚偏乙烯基聚合物制品、苯乙烯丙烯酸類聚合物制品或乙烯基丙烯酸類聚合物制品。
4.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物包括水分散性聚合物。
5.如權(quán)利要求4所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述水分散性聚合物包括丙烯酸類聚合物顆粒、醇酸樹脂聚合物顆粒、環(huán)氧聚合物顆粒、聚酯聚合物顆?；蚓郯滨ゾ酆衔镱w粒。
6.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物并不經(jīng)歷交聯(lián)或其他固化反應(yīng)，而是在被涂覆后短時間內(nèi)凝結(jié)成均勻膜，并且快速空氣干燥。
7.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述傳導(dǎo)性材料包括含碳材料。
8.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述含碳材料包括顆粒、纖維或薄片。
9.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述含碳材料包括碳黑、石墨或碳纖維。
10.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述傳導(dǎo)性材料包括鈣、鈷、銅、鐵、 鎳或其混合物。
11.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物基本上不含鋅。
12.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物包含，基于固體總量，約40至約80重量％的水性乳膠或水分散性粘結(jié)劑固體，并且包含，基于所述涂料組合物的總重，約1至約20重量％的傳導(dǎo)性材料。
13.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物包含足夠的水，使得所述涂料組合物中存在約20至約80重量％的固體。
14.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物還包含至少一種腐蝕抑制劑。
15.如權(quán)利要求14所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述腐蝕抑制劑包括三磷酸鋁、硼磷酸鋇、磷硅酸鈣、硅酸鈣、磷酸鋅或其混合物。
16.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述涂料組合物還包含至少一種凝結(jié)劑。
17.如權(quán)利要求16所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述凝結(jié)劑包括二醇醚或醇。
18.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述基材包括鋼、鐵、鋁、鋅或其合^^ ο
19.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件包括在制造期間需要臨時防腐的預(yù)制金屬制件。
20.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件包括冷凍集裝箱或非冷凍集裝箱、底盤、拖車、軌道車輛、載重車車身或船。
21.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件包括橋或建筑骨架。
22.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件包括金屬角、通道、梁、管道、管子或板材。
23.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，在所述底漆層空氣干燥后在該層附近或上方進行焊接不會引起不安全量的重金屬或其他有害物質(zhì)從所述底漆中以空氣傳播方式排放。
24.如權(quán)利要求23所述的經(jīng)涂布的金屬構(gòu)件，其中，利用自動焊接機進行焊接不會引起由局部高焊接熱量灼穿金屬而形成的孔洞缺陷或不會引起由于金屬未被檢測導(dǎo)致的形成焊接的局部失效。
25.—種經(jīng)涂布的金屬制件，所述金屬制件包含多個其上具有防腐底漆膜的金屬構(gòu)件， 所述防腐底漆膜含有其中分散有傳導(dǎo)性材料的硬化的水性粘結(jié)劑，所述構(gòu)件通過一個或多個穿過硬化底漆的無缺陷焊接連接到一起，其中，如果所述傳導(dǎo)性材料包括傳導(dǎo)性鋅材料的話，那么其含量足夠低，使得未硬化的底漆是儲存穩(wěn)定的液態(tài)涂料組合物。
26.一種裝配金屬制件的方法，所述方法包括a)提供多個其上具有防腐底漆膜的金屬構(gòu)件，所述防腐底漆膜包含硬化的水性粘結(jié)劑，并且具有分散在其中的足量傳導(dǎo)性材料，從而使得所述構(gòu)件可穿過所述底漆被自動焊接，其中，如果所述傳導(dǎo)性材料包括傳導(dǎo)性鋅材料的話，那么其含量足夠低，使得未硬化的底漆是儲存穩(wěn)定的液態(tài)涂料組合物；并且b)將所述構(gòu)件焊接到一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性可自動焊接的車間底漆。在單組份的、儲存穩(wěn)定的、可空氣干燥的、可乳膠涂布的水性成膜涂料組合物中分散有足夠量的傳導(dǎo)性材料，從而當涂布到金屬構(gòu)件上時得到可自動焊接的硬化的車間底漆層?？梢允褂米詣踊『笝C將經(jīng)打底的構(gòu)件焊接到一起，而不必除去焊接場所的涂料組合物。所述傳導(dǎo)性材料在焊接期間令人滿意地使得底漆蒸發(fā)或燃燒很少或者不會引起不安全量的重金屬或其他有害物質(zhì)以空氣傳播方式排放。
文檔編號C09D7/12GK102211430SQ20111006578
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者唐·波斯普弗拉格, 大衛(wèi)·J·弗科特, 大衛(wèi)·K·布萊克, 常寧·比奧德瑞, 詹姆斯·A·普里沃斯特 申請人:威士伯采購公司