用于水容器的有机聚合物涂层的制作方法

专利名称：用于水容器的有机聚合物涂层的制作方法
用于水容器的有机聚合物涂层与相关申请的交叉引用本申请要求2008年2月20日提交的美国临时专利申请No. 61/030，118的优先权， 其全部公开内容在此以其全文引为参考。
背景技术：
本发明涉及有机涂层，具体来说，涉及在热水器中使用的防水有机聚合物涂层。传 统上用于热水箱和热水器中的搪瓷涂层经受热水的腐蚀和溶解。在热水器或水箱中，一旦 保护金属基材的搪瓷涂层被溶解直到基材，则基材快速腐蚀并穿孔。此时，必须更换热水
ο发明简述一方面，本发明提供了包含箱体的水箱，所述箱体带有具有内表面的水腔，内表面 至少部分涂布有有机聚合物涂层，涂层具有小于约375μπι(小于约15mil)的厚度，并适于 接触水。另一方面，本发明提供了制造水箱的方法，其中对至少一部分水箱的金属表面进 行处理以产生具有约40 μ m到约100 μ m(约1. 6mil到约4mil)的纹理深度(profile)的 表面，并将有机聚合物涂层施加到箱体上，以形成与水箱中的水接触的涂层表面。本发明还提供了生产水箱的方法，其中将箱体表面用金属磷酸盐例如磷酸锌、磷 酸铁或磷酸锰处理，并将有机聚合物施加到处理过的表面上，以形成与水箱中的水接触的 涂层表面。另一方面，本发明提供了储存热水的方法，包括将至少一部分内表面涂有有机聚 合物涂层的箱体，一部分涂层与温度为至少约60°C的水接触，并在为期至少约3个月后显 示出小于约的起泡。详细描述应该理解，本发明的应用不限于在下面的描述中显示的部件构造和布置的详细 情况。本发明能够用于其他实施方案，能够以各种不同的方式实施或进行。此外，还应该 理解，本文中使用的词组和术语是用于描述的目的，不应该被当作限制。本文中的“包括 (including)”、“包含(comprising)”或“具有(having) ”及其变化形式的使用，意味着涵 盖了列于其后的项及其等价物以及其他的项。除非指明或限制，否则术语“安装”、“连接”、 “支撑”和“结合”及其变化形式在广义上使用，涵盖了直接和间接安装、连接、支撑和结合。 此外，“连接”和“结合”不限于物理或机械连接或结合。还应该理解，在本文中叙述的任何数值范围包括了从下限值到上限值的所有值。 例如，如果浓度范围被陈述为到50%，那么它意指例如2%到40%、10%到30%或
到3%等的值，在本说明书中被明确列举。这些仅仅是具体意指的值的例子，以及在列举的 最低值和最高值之间并包括最低值和最高值的所有可能的数值组合，应该被当作在本申请 中被明确陈述。本文中引用的所有专利、出版物和参考文献在此完全引为参考。在本公开与引入 的专利、出版物和参考文献之间有冲突的情况下，将以本公开为准。
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一方面，本发明涉及涂有有机聚合物涂层、用于储存液体的热水器和水箱，以及用 于制造和使用涂层热水器或或水箱的方法。本发明提供了至少一种耐用、粘性、防水、抗PH、 抗化学物质和抗磨的有机聚合物涂层，用于水箱的内表面，例如用于热水器中。在金属例如 钢(或喷砂钢)箱体上使用有机聚合物涂层，使得不需要焙烧就可以制造储水箱，以便可 以使用更薄、更少或强度更低的金属，例如钢。在储水箱中使用的典型玻璃衬里，当水的温 度超过约60°C (140° F)、特别是当温度超过约82°C (180° F)时，或当水的pH为至少约8 时，倾向于随时间而溶解。涂有有机聚合物涂层的热水箱可用于储存任何PH和温度高于约 60°C (140° F)、约 70°C、约 71. 1°C (160° F)、约 80°C 或约 82. 2°C (180° F)的液体。有机涂层被直接或间接地施加于热水箱或其他液体或水储存箱的表面上。换句话 说，在某些实施方案中，在表面与有机涂层之间可能存在一个或多个附加层。在某些实施方 案中，有机涂层施加于箱体的内表面。在其他实施方案中，有机涂层施加于箱体的内表面和 外表面。本文中使用的“热水箱”是适合于容纳温度为至少55°C (131° F)的水的容器，包 括但不限于热水储存箱、热水器例如直燃式热水器、或热水炉。箱体适于由涂有有机涂层的 金属例如钢制成。有机涂层适于施加到例如住宅电或燃气热水器或工业电或燃气热水器上 并聚合。箱体适当地限定或包含了涂有有机涂层的水腔，所述有机涂层适于接触或容纳水。 适当情况下，涂有有机聚合物涂层的水箱适于容纳温度为至少约55°C、至少约60°C、至少 约65"C、至少约70°C、至少约75"C、至少约80°C、至少约85"C、至少约90°C、至少约95°C或 至少约98°C的水。适当情况下，热水箱的容量为至少约15升、至少约19升(5加仑)、至少约25升、 至少约35升、至少约37. 9升(10加仑)、至少约50升、至少约56. 9升(15加仑)、至少约 75升、至少约75.8升(20加仑)、至少约100升、至少约113. 7升(30加仑)、至少约150 升、至少约151. 6升(40加仑)、至少约175升、至少约189. 5升(50加仑)、至少约300升、 至少约350升、至少约379升(100加仑)或至少约400升。在一个实施方案中，有机聚合物包含环氧聚合物基料，例如双酚A环氧化物、丙烯 酸类改性环氧化物、聚酯改性环氧化物或其组合。有机聚合物适合地包含(以重量计)至 少约30%、至少约35%、至少约40%、至少约45%、至少约50%、至少约55%、至少约60% 和少于约100%、少于约95%、少于约90%、少于约85%或少于约80%的环氧聚合物基料。 适当情况下，环氧聚合物基料是环氧化物与二羟基化合物的反应产物。适合的二羟基化合 物的实例可以包括双酚A、双酚F、二酚、间苯二酚。适当情况下，环氧聚合物基料与酸酐或 环氧酚醛交联以形成有机聚合物。有用的酸酐的实例可以包括1，2，4，5_均苯四甲酸酐 (PMDA)、琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、丙三羧酸酐、邻苯二甲酸酐(PTA)、六氢邻苯二甲酸酐、 偏苯三酸酐、衣康酸酐和马来酸酐。也可以使用二酸酐，例如二苯酮四酸二酐(3，3'，4， 4' - 二苯酮四酸二酐；BTDA，可以从Chriskev Company, Lenexa, KS商购)或苯均四酸二 酐。适合的酚醛环氧树脂的实例，可以包括通过将酚类例如苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、 对叔丁基苯酚、对壬基苯酚、2，6_ 二甲苯酚、间苯二酚、双酚Α、α和β-萘酚和萘二酚与醛 类例如乙醛、甲醛、糠醛、乙二醛和对羟基苯甲醛，在存在酸催化剂或碱催化剂的情况下反 应以产生相应苯酚的羟甲基化的化合物，然后将其与酚类在存在酸催化剂的情况下反应而 获得的酚醛环氧树脂。适合情况下，可以使用高温效固化剂。适合情况下，有机聚合物中存 在的固化交联剂为(以重量计)至少约1%、至少约2%、至少约3%、至少约5%、至少约10 %或至少约15 %，并少于约50 %、少于约45 %、少于约40 %、少于约35 %、少于约30 %或 少于约25%。适合情况下，用于涂层本发明的箱体的有机聚合物可以任选地包含粘附促进剂或 阴极剥离促进剂。适合情况下，固化的有机聚合物包含环氧聚合物或环氧树脂。用于涂层本发明的箱体的有机聚合物可以任选地包含填充剂，例如但不限于 硅酸钙(硅灰石)、碳酸钙、氧化钛、微粉化二氧化硅、铝硅酸盐例如煅烧高岭土、镁硅酸 盐(magnesosilicate)例如滑石和硫酸钙。适合的可商购填充剂的实例是硅灰石Nyad 400 (可以从NYCO商购)。适合情况下，存在的填充剂的量为有机聚合物的(以重量计)少 于约70 %、少于约60 %、少于约50 %、少于约40 %、少于约30 %或少于约20 %，并且至少约 0. 5%、至少约1%、至少约1. 5%和至少约5%、或至少约10%。用于涂层本发明的箱体的有机聚合物可以任选地包含流控剂。适合的流控剂包括 但不限于丙烯酸类流动剂(聚丙烯酸化物)、有机硅低聚物、氟化聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛 及其组合。适合的流动剂的实例是Resiflow系列(例如Resiflow p_67)，可以从Estron Chemical,Calvert City，KY商购。适合情况下，存在的流控剂的量为有机聚合物的(以重 量计)少于约10%、少于约0. 7%或少于约5%，并且至少约0. 1%、至少约0.2%或至少约 0. 5%。 用于涂层本发明的箱体的有机聚合物可以任选地包含催化剂。适合的催化剂可以 包括但不限于锡催化剂例如辛酸亚锡和四苯基锡、锌金属、二月桂酸二丁锡、乙酸钾、辛酸 钾、异氰酸酯三聚催化剂、硫醇二丁锡、硫代羧酸二丁锡、丙酸苯汞、辛酸铅和亚铁乙酰丙酮 化物。适合情况下，存在的催化剂的量为有机聚合物的(以重量计)少于约10%、少于约 7. 5%或少于约5%，并且至少约0. 1%、至少约0. 25%或至少约0. 5%。用于涂层本发明的箱体的有机聚合物可以任选地包含颜料。适合的具有黄颜色的 颜料可以包括 C. I.颜料黄 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、19、65、74和 83，以 及溶剂黄33。具有红颜色的颜料可以包括例如C. I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、 13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、49、50、51、52、53、55、60、64、 83、87、88、89、90、112、114、122、123和163。具有蓝颜色的颜料可以包括例如C. I.颜料蓝 2、3、15、16、22和25。具有黑颜色的颜料可以包括例如C. I.颜料黑1和7，以及炭黑(可以 从德国的Degussa AG商购)。适合情况下，存在的颜料的量为有机聚合物的(以重量计) 少于约50 %、少于约40 %、少于约30 %或少于约20 %，并且至少约0.5%、至少约1 %、至少 约1. 5%或至少约2%。本发明的有机聚合物涂层可以在广范围的不同pH下稳定。例如，当在约1个月、 约3个月、约4个月、约6个月、约9个月、约12个月、约2年、约5年或约10年的时间内， 有机聚合物涂层中包含的液体的PH为至少约1 (或约1)、至少约2 (或约2)、至少约3 (或 约3)、至少约4 (或约4)、至少约5 (或约5)、至少约6 (或约5)、或至少约7 (或约7)并低 于约14 (或约14)、低于约13 (或约13)、低于约12 (或约12)、低于约11 (或约11)、低于约 10(或约10)、低于约9 (或约9)、或低于约8 (或约8)时，有机聚合物涂层可以抵抗腐蚀或 起泡。适合情况下，当液体温度为至少约20°C、至少约30°C、至少约40°C、至少约50°C、至 少约60"C、至少约65°C、至少约70"C、至少约75°C、至少约80"C、至少约82°C、至少约85°C、 至少约88°C、至少约90°C、至少约95°C、至少约98°C或至少约99°C时，在上述pH值范围内
6或当与水接触，上述的时间长度时，有机聚合物涂层抵抗腐蚀和/或起泡。希望在约1到约 14或约2到约13的pH范围内抵抗腐蚀和/或起泡。适合情况下，当暴露于沸水6，000到 9，000小时的时间后，有机聚合物涂层抵抗腐蚀和起泡。本文中使用的“抵抗腐蚀或起泡” 是指在特定的测试条件后，涂层没有目测到明显的起泡或腐蚀。适合情况下，在本文描述的 特定测试条件和特定时间长度后，与液体接触(或暴露于条件)的有机聚合物涂层的表面 积的少于约10 %、少于约7 %、少于约5 %、少于约4%、少于约3 %、少于约2 %、少于约1 %、 少于约0. 5%、少于约0. 1%、少于约0. 01%、少于约0. 001%或少于约0. 0001%起泡或显示 出起泡。用于测试腐蚀和/或起泡的条件包括例如暴露于约60°C (140° F)、约 71°C (160° F)、约 82°C(180° F)、约 93°C (200° F)、约 96°C (205° F)下的浸水试验，暴 露于盐雾试验(例如ASTM B117测试)9，000小时或10,000小时，暴露于甲乙酮、二甲苯 和二氯甲烷9个月(或5，000小时)的时间长度，或暴露于温度为约71. 1°C (160° F)、约 82. 20C (180° F)或约87.8°C (190° F)的水。例如，涂层的腐蚀、起泡和或降解可以使用热 水测试池来监测，水温为至少约55°C、至少约60°C、至少约65°C、至少约70°C、至少约75°C、 至少约80°C、至少约85°C、至少约90°C、至少约95°C、至少约98°C或至少约99°C，时间长度 为至少约50小时、至少约100小时、至少约200小时、至少约400小时、至少约800小时、至 少约1，000小时、至少约3，000小时、至少约4，000小时、至少约5，000小时、至少约8，000 小时、至少约9，000小时或至少约10，000小时。适合情况下，当进行高湿度(RH 95% )或浸 水试验时，本发明的有机聚合物涂层抵抗腐蚀和起泡。例如，可以通过执行82°C (180° F) 下10，000小时、96. 1°C (205° F)下6，000小时或100°C (212° F)下4，000小时的浸水试 验，来监测腐蚀和/或起泡。适合情况下，本发明的有机聚合物涂层在一种或多种这些条件 下抵抗腐蚀或起泡。适合情况下，本发明的有机聚合物涂层显示出极好的化学抗性。例如，当在 82. 20C (180° F)下暴露于10%氢氧化钠溶液或10%硫酸溶液6，000到9，000小时、在 82.2°C(180° F)下暴露于50%硫酸溶液9000小时、在82. 2°C (180° F)下暴露于50%氢 氧化钠溶液9，000小时时，涂层可以抵抗腐蚀和起泡。适合情况下，在暴露于氢氟酸(例如 50%的HF水溶液)或葡糖酸为期至少约1个月、至少约3个月、至少约6个月、至少约9个 月、至少约12个月、至少约15个月、至少约18个月或至少约24个月后，施加于水箱的有机 聚合物涂层也抵抗腐蚀和/或起泡。可用于本发明的有机聚合物可以具有高的玻璃化转变温度(Tg)。例如，聚合物可 以具有至少约80°C、至少约85°C、至少约90°C、至少约95°C、至少约100°C、至少约105°C、 至少约110°C、至少约115°C、至少约120°C、至少约130°C、至少约140°C、至少约145°C或至 少约150°C的Tg。本发明的有机聚合物涂层显示出与基材例如水箱、热水器、热水储存箱或锅炉的 良好粘性。例如，有机聚合物涂层可以良好地粘附于金属表面，例如包括但不限于钢(包 括标准钢和/或镀锌钢)、铁、钛、铝或镁。尽管可以使用较厚的钢(例如厚度为至少约 1. 5mm、至少约1. 6mm、至少约1. 75mm或至少约1. 9mm的钢)来制造基材例如水箱、热水器、 热水储存箱或锅炉，但较薄的钢也可以适合地使用。例如，可以使用厚度小于约1.5mm、小 于约1. 4mm、小于约1. 3mm、小于约1. 25mm、小于约1. 2mm、小于约1. 1mm、小于约1mm、小于约
70. 9mm、小于约0. 8mm、小于约0. 7mm或小于约0. 6mm的钢。例如，对于50加仑(190升或200 升)箱体来说，可以使用厚度小于约1. 5mm、小于约1. 25mm、小于约1. 2mm、小于约1. Imm或 小于约Imm的钢。对于10加仑(约40升或以下)箱体来说，可以使用例如厚度小于约1mm、 小于约0. 9mm、小于约0. 8mm、小于约0. 7mm或小于约0. 6mm的钢。对于容量为至少约100 升(或约30加仑)的箱体来说，可以使用厚度小于约1. 4mm、小于约1. 3mm、小于约1. 25mm、 小于约1. 2mm、小于约1. Imm或小于约Imm的钢。在一个实施方案中，通过表面清理和/或形成纹理深度对基材的表面进行预处 理，促进了与基材的粘附。基材例如装配式的箱体部件，可以使用本技术领域已知的任何适 合技术来清理。例如，装配式的箱体或箱体部件可以使用单级或多级清洗机(例如两级、三 级、四级或五级清洗机)清理。可以使用的清洁剂包括但不限于温和酸性清洁剂、中性清洁 剂、碱清洗剂或有机清洁剂例如丙酮和乙醇。基材可以进行表面处理或改性以促进有机聚合物涂层或涂层成分的粘附。例如， 在用有机聚合物涂层之前，钢或其他基材可以进行磷酸盐处理(例如用磷酸铁、磷酸锌或 磷酸锰)、用酸蚀刻(例如浸渍在葡萄糖酸中1分钟或更长时间)、喷丸(shot blasted)、喷 粗砂(gritblasted)、喷细砂(sand blasted)或冷轧。可以进行喷砂处理以产生外表白色 的金属表面。表面可以被处理以具有约50ym(2mils)的纹理深度(即表面上的纹理的深 度)。适合情况下，处理过的表面的纹理深度为至少约10 μ m、至少约20 μ m、至少约25 μ m、 至少约30 μ m、至少约35 μ m、至少约40 μ m或至少约45 μ m。适合情况下，处理过的表面的 纹理深度小于约150 μ m、小于约140 μ m、小于约130 μ m、小于约120 μ m、小于约110 μ m、小 于约100 μ m、小于约90 μ m、小于约80 μ m、小于约75 μ m、小于约70 μ m、小于约65 μ m、小于 约60 μ m或小于约55 μ m。喷砂表面处理可以提供受控的纹理深度，基本上没有污染的化学 残留物(例如可能由于漂洗不够等留下的)。留在表面上的化学残留物可能干扰有机聚合 物涂层的机能，并可能引起早期失效。在一个实施方案中，在处理或喷砂完成后约24小时 内、约12小时内、约8小时内、约4小时内、约3小时内、约2小时内、约1小时内、约45分 钟内、约30分钟内、约20分钟内、约15分钟内、约10分钟内、约5分钟内或约3分钟内，将 有机聚合物施加到处理过或喷砂过的表面上，以便使表面的氧化最小化。适合情况下，在表 面处理之后和施加有机涂层之前，控制湿度并将钢维持在惰性条件下。适合情况下，在施加 有机涂层之前，小于约50%、小于约45%、小于约40%、小于约35%、小于约30%、小于约 25%、小于约20%、小于约15%、小于约10%、小于约5%、小于约3%、小于约2%、小于约 1 %、小于约0.5%、小于约0.1%、小于约0. 1 %或小于约0.01%的表面被氧化。对于金属(例如锌、铁、锰)磷酸盐处理来说，可以使用热碱性清洁剂清洁箱体或 箱体部件，漂洗并化学调制，以准备用于磷酸锌、磷酸铁或磷酸锰。使用一种或多种可以包 括去离子水漂洗和/或密封漂洗的漂洗来洗掉过量清洁剂，然后加入金属磷酸盐。金属磷 酸盐处理产生了层积、沉积或生长在基材表面上的晶体。这些晶体可以具有针状外观，并产 生了用于涂层更好地附着的纹理深度。当使用电涂层用聚合物涂层部件时，在有机聚合物 与金属磷酸盐之间可以形成氢键。当使用粉末涂层用聚合物涂层部件时，晶体提供了涂层 的机械附着。当涂层成分采用粉末形式时，可以通过例如粉末涂层箱体的内部以及加热箱体以 形成涂层，或固化涂层成分以形成有机聚合物涂层，来形成有机聚合物涂层。当涂层成分采
8用液体形式时，可以通过将箱体浸在涂层成分中以便在箱体的内外表面上形成涂层，来形 成涂层。用于将有机聚合物施加到箱体上的适合方法，可以包括本技术领域已知的方法，例 如喷涂、倾涂和刷涂。也可以使用电涂。有机聚合物涂层可以在低于约200° F(或约95°C )、低于约300° F(或约 150°C )、低于约400° F(或约205°C )、低于约500° F(或约260°C )、低于约600° F(或约 315°C )、低于约700° F(或约370°C)、低于约800° F(或约425°C )、低于约900° F(或约 485°C)、低于约1000° F (或约540°C)、低于约1200° F (或约650°C )、低于约1400° F (或 约760°C )、低于约1600° F(或约870°C )的温度下，固化或硬化(set)在水箱上。在一个实施方案中，涂层在至少约175°C、至少约185°C、至少约190°C、至少约 195°C或至少约200°C并低于约260°C、低于约255°C、低于约250°C、低于约245°C、低于约 240°C、低于约235°C或低于约225°C的温度下，固化或硬化至少约2分钟、至少约5分钟、至 少约7分钟或至少约10分钟，并小于约1小时、小于约45分钟、小于约40分钟、小于约35 分钟或小于约30分钟的一段时间。例如，涂层可以在约185°C到约260°C的温度下固化约 5到约30分钟之间。在一个实施方案中，有机涂层附着于箱体的内部或内表面，并适于形成连续层。在 另一个实施方案中，有机涂层附着于箱体的内(或内部)和外(或外部)表面，并适于在内 (或内部)和外(或外部)表面两者上形成连续层。因此，箱体可能适于包含涂层的单层 或薄膜。涂层适用于接触水，可以适于定期接触水。本文中使用的“接触水”是指涂层的至 少一部分与包含或储存在箱体中的体积为至少0. 5升的水接触。本文中使用的“定期接触 水”是指涂层的至少一部分在箱体的功能性使用期限内的大部分时间中接触水。形成在箱体上的涂层的厚度适于小于约500ym(20mil)、小于约400 μ m(16mil)、 小于约 375ym(15mil)、小于约 350 μ m(14mil)、小于约 300 μ m(12mil)、小于约 250 μ m(IOmi 1)、小于约 200 μ m(8mil)、小于约 175 μ m(7mil)、小于约 150 μ m(6mil)、小于 约 125ym(5mil)、或小于约 100 μ m(4mil)、小于约 75 μ m(3mil)、或小于约 50ym(2mil)。 形成在箱体上的涂层的厚度可以为至少约25 μ m (lmi 1)、至少约50 μ m (2mil)、至少约 75ym(3mil)或至少约 100 μ m(4mil)。下面的实施例是说明性的，不应被解释为对本发明范围的限制。 实施例实施例1将一个平板储存箱用本发明的涂层进行涂层，以测试涂层的完整性。箱体用于储 存猪粪肥。每三个月检查涂层的完整性。在测试两年后没有检测到完整性的损害。实施例2将12个以常规钢厚度用钢制成的50加仑燃气热水器，用丙酮手工清洁。使用实 施例4(表1)中描述的有机聚合物成分，对箱体的内表面进行粉末涂层。加热箱体以形成 涂层。涂层的厚度在25 μ m至IJ 125μπι(1到5mil)之间。当在为期3个月中使用箱体加热水和储存热水时，没有看到涂层的腐蚀或降解。实施例3将10个以常规钢厚度用钢制成的20加仑电热水器，使用磨光管线清洗机进行清
9洁。使用实施例4(表1)中描述的有机聚合物成分，对箱体的内表面进行粉末涂层。加热 箱体以形成涂层。涂层的厚度在约25μπι到100μπι(1到4mil)之间。当在为期2个月中使用箱体加热水和储存热水时，没有看到涂层的腐蚀或降解。实施例4使用表1中列出的成分制造了粉末形式的有机聚合物。涂层具有至少 121°C (250° F)的玻璃化转变温度，并施加到热水器上。涂层在测试中性能良好。表 1
成分量(以重量计)双酚 A: Eppikote 1002 (可以从 Hexion Specialty Chemical 商购)70%双酚 A: Eppikote 1007 (可以从 Hexion Specialty Chemical 商购)5%硅灰石NYAD 400 (硅酸钙；可以从NYCO商购)2.5%BTDA (二苯酮四二酸二酐；可以从Chriskev Co.商购)15%Resiflow p-67 (流动剂；可以从 Estron Chemical 商购)0.75%安息香(可以从 GCA Chemical, Bradenton, FL 商购)1.0%Octaflow ST-70C 辛酸亚锡；可以从 Estron Chemical 和 GCA Chemical, Bradenton, FL 商购)0.75%炭黑(颜料；可以从Degussa AG商购)5%实施例5使用本发明的有机聚合物对钢涂层,并使用热水腐蚀池进行测试。测试条件包括 93. 30C (200° F)(装1/2以产生蒸汽相)72小时；煮沸800小时；82. 2°C (180° F) 3200小 时，以及71. 1°C (160° F) 3200小时。在任何这些测试条件下没有观察到起泡或腐蚀。实施例6将实施例4(表1)的有机聚合物施加于热水器各自测试了 10加仑容量的电热水 器、50加仑容量的电热水器和30加仑容量的燃气热水器。将钢卷材通过拆卷/拉直流水线然后通过喷砂机进行处理，制造了 10加仑容量的 钢箱体。切下箱体和封头(head)坯料，通过冲压操作进行加工。清洗顶部封头并焊接箱体 壳。然后将溢水接管焊接到顶部封头和箱体壳上。将箱体壳伸展，将封头压入箱体壳中。然
10后将封头焊接到壳上。将制造的钢水箱在环境温度下，用2%体积的pH为7-8的可商购中性清洁剂灌满 两次，使用三级清洗机设备进行清洁。将清洁过的箱体使用具有大体积空气流动的烤箱设 备，在121. I0C (250° F)和更高的温度下干燥。将箱体组件的内部在喷砂室中使用粗钢砂(对于一些50加仑箱体)或24氧化铝 粗砂(10加仑箱体和其他50加仑箱体)进行喷粗砂处理，以产生50 μ m(2. OmiIs)的纹理 深度。在喷砂后，使用压缩空气吹去灰尘、弹丸和粗砂，显露出具有白色金属外表的表面。在通过喷粗砂制备金属的5分钟内，将表1中列出的有机聚合物粉末喷洒施加到4 到6mil (约100到150 μ m)的厚度。通过以420° F(215°C )的烤箱温度烘烤20分钟(或 以400° F(204°C)的金属温度10分钟)，将粉末涂层成分固化，以产生厚度为约5mils (约 125 μ m)或4 到 6mils (约 100 到 150 μ m)的涂层。当在三年的时间中使用箱体加热水和储存热水时，没有看到涂层的腐蚀或降解 (在涂层表面上没有明显的起泡)，其中水温为160° F(71. 1°C )，在三年的测试期间每24 小时从每个箱体6次抽水6到10加仑(即将箱体放空并重新装填6到10加仑水6次)。实施例7使用实施例6中详细描述的方法，将钢热水器(10加仑容量电热水器和50加仑容 量电热水器)用聚合物涂层，不同之处在于聚合物包含表2中列出的成分来代替表1中列 出的成分。涂层具有至少121°C (250° F)的玻璃化转变温度。表 权利要求
一种包含金属箱体的水箱，金属箱体包含具有内表面的水腔，内表面至少部分涂有有机聚合物涂层，涂层具有小于约375μm的厚度并适合于定期接触水。
2.权利要求1的水箱，其中水箱是热水箱。
3.权利要求1或2的水箱，其中水箱是热水器。
4.权利要求1到3任一项的水箱，其中聚合物包括环氧聚合物。
5.权利要求4的水箱，其中环氧聚合物与四二酸二酐交联。
6.权利要求1到5任一项的水箱，其中聚合物具有至少约100°C的玻璃化转变温度。
7.权利要求1到6任一项的水箱，其中涂层具有至少约75μ m和小于约350 μ m的厚度。
8.权利要求1到7任一项的水箱，其中内表面具有至少约40μ m并小于约100 μ m的纹 理深度，有机聚合物涂覆在所述纹理深度上。
9.权利要求1到8任一项的水箱，其中金属箱体包含钢。
10.权利要求9的箱体，其中水箱的容量为至少约100升，并且钢的厚度小于约 1. 25mm0
11.权利要求1到10任一项的水箱，其中在温度为约82°C的水中浸渍6个月后，有机 聚合物涂层少于约的表面积起泡。
12.—种生产水箱的方法，包括(a)对水箱的至少一部分金属表面进行处理，以产生处理过的表面，所述处理过的表面 具有至少约40 μ m并小于约100 μ m的纹理深度；(b)向处理过的表面施加有机聚合物，以形成接触水箱中的水的涂层表面。
13.权利要求12的方法，其中涂层具有小于约375μ m的厚度。
14.权利要求12和13任一项的方法，其中步骤(a)的处理包括用细砂、粗砂、丸或其组 合对金属部件进行喷砂。
15.权利要求12到14任一项的方法，其中聚合物包括环氧聚合物。
16.权利要求12到15任一项的方法，其中环氧聚合物与四二酸二酐交联。
17.权利要求12到16任一项的方法，其中纹理深度为至少约45μ m并小于约75 μ m。
18.权利要求12到17任一项的方法，其中步骤(b)的施加有机聚合物涂层包括用有机 聚合物成分对表面进行粉末涂层，并将有机聚合物固化以形成涂层表面。
19.权利要求12到18任一项的方法，其中步骤(b)的施加有机聚合物涂层包括将有机 聚合物在低于约260°C的温度下固化小于约45分钟的时间。
20.一种生产水箱的方法，所述方法包括(a)将水箱的金属表面与选自磷酸锌、磷酸铁、磷酸锰或其组合的金属磷酸盐接触，以 产生处理过的表面；(b)向步骤(a)的处理过的表面施加有机聚合物，以形成接触水箱中的水的涂层表面。
21.一种储存水的方法，包括将具有内表面的箱体与水接触，箱体具有至少一部分涂有 有机聚合物涂层的内表面，水的温度至少为约60°C，并且一部分涂层接触水并在至少约3 个月的时间后显示出少于约起泡。
22.权利要求21的方法，其中温度为至少约82°C。
23.权利要求21或22的方法，其中时间为至少约6个月。
24.权利要求21到23任一项的方法，其中有机聚合物涂层包含环氧聚合物。
25.权利要求21到24任一项的方法，其中涂层具有至少约75μ m并小于约375 μ m的厚度。
26.权利要求21到25任一项的方法，其中水箱是热水器。
全文摘要
水箱、例如热水器，涂有有机聚合物涂层，所述涂层在水箱使用过程中接触水。在用于储存或容纳水时，所述有机聚合物涂层抗腐蚀或起泡。水箱可以通过在施加有机聚合物涂层之前对金属表面进行处理来进行制造。
文档编号B67D7/80GK101970946SQ200980105951
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年2月20日
发明者郭陈敏 申请人:Aos控股公司