[发明专利]应用化学涂料的方法

说明书

发明领域

本发明涉及化学涂布技术，更具体地涉及应用热塑性涂料的方法， 还更具体地涉及用防污涂料涂布暴露到海水的表面的方法。

发明背景

涂料被用于各种表面以保护表面。例如，涂料用于防水和绝缘并 防止腐蚀、生锈、腐烂、水渍、污垢、燃烧、以及其它类型的表面劣 化和损坏。表面可以包括但不限于金属、木头、混凝土或合成品，举 例来说为例如复合材料、瓷砖、泡沫、玻璃纤维、PVC、塑料等。表面 的几个例子可以是汽车、管道、管路、船只、家具、桶罐、结构(例如 地板、屋顶、装饰等)的表面。重要的是，涂料是有效的，应用和维护 起来是便宜的，并具有延长的寿命。

在涂料的一个应用中，暴露到海水或包含海洋有机体的水的表面 易于受到污染。例如，将船只的外壳设计成以最小的阻力劈开水，以 最大效率的风能或机械能来驱动船只。除了水力设计，外壳应该是清 洁和光滑的。然而，随着时间(通常相对迅速)，船只的外壳或其它暴露 表面开始受到所有类型的有机材料和无机材料污染，即有机体附着到 暴露表面上。其它暴露到水中的结构也可能受到污染。藤壶、苔藓虫、 软件动物、蚌类、环节动物、被囊动物、藻类、粘液和水螅虫组成了 最常见类型的污染海洋有机体。

后果是严重的。污染使曾经光滑的外壳变得极为粗糙，促进腐蚀， 弱化外壳，最终减少船只的可操作性并增加迟缓性。多米诺效果是明 显的——燃料消耗增加(在一些情况下增加高至30％)，这引起经济后果 (例如增加燃料成本)和环境后果(例如增加温室气体)两者。毫不意外， 大量注意力已经投向这个问题。

历史上，一种解决方法是经常擦洗或冲击外壳清洁以除去污染。 然而，这种麻烦的操作耗时而且昂贵。此外，经常擦洗外壳可能导致 弱化外壳。控制和/或防止污染的最广泛接受的方法是在表面上应用一 些类型的防污涂料。普通的防污涂料包含一定量的金属，例如铜、铝 或锡，这些金属是有机体讨厌的，甚至有毒。作为额外的益处，涂料 还防止腐蚀。

多年来防污组合物是已知的。尽管这些防污组合物是一种改良， 但它们不代表完美的解决方案。直到今天仍存在几个问题，例如难以 平坦地应用涂料，难以处理材料，需要有效、恒定和耐用的设备来应 用材料，和涂料因为不能粘附到表面上而声名狼藉的事实。例如，美 国专利2,602,752公开了由美国海军设计用于防止船只外壳污染的防污 组合物。事实上，美国专利2,602,752开发的组合物实现了最小的成功， 因为涂料难以粘附到金属船只外壳上，并且因为难以获得平坦、光滑、 均匀的涂层。这部分是由于高固体含量。美国专利2,602,752所述的材 料本质上具有基本100％的固体含量。油漆通常具有约50-60％的固体 含量，其它防污组合物具有约60-75％的固体含量。

此外，防污化学品和喷雾技术需要高处理温度，例如大于或等于 约300℉，以减少粘度并保持材料流动。这些高温产生困难的装备和处 理要求。也就出现了新问题。

目前市场上的防污涂料会将毒性金属化合物沥滤到水中。毒性金 属化合物在短时期内的高沥滤不会必然污染水。管理机构试图限制在 指定时间内可以发生的沥滤量，例如对于金属铜，瑞典的规定要求小 于55μg/cm²/天，加拿大要求小于40μg/cm²/天。此外，高沥滤导致缩 短涂料寿命，即一旦沥滤掉毒性化学品，涂料将不再抵御污染有机体。 因此，具有更低但有效沥滤率的涂料可以提供更长和延长寿命的额外 益处。

此外，目前市场上的涂料的寿命相对短暂，因为船只必须以约每 18个月的频率驶入干船坞进行清洁。目前用于应用防污涂料的方法要 求将船只在干船坞中停留几周。通常，所述方法包括约一天将船只冲 洗干净，至少一天给外壳打上底料，几天使底料完全干燥，接下来最 少两周用防污油漆涂布外壳。必须涂布五至六次，每次涂布都包括约 一天应用和约两天干燥。每天对于船主都是重大的损失，因为他们付 费进入干船坞，并由于船只没有运行而损失金钱。

此外，现有领域的防污涂料中存在的有机化合物具有污染问题， 它们需要挥发性有机化合物(VOC)来帮助应用和干燥。