CN100471917C - 预油漆和由预油漆制备油漆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了其中至少一种组成单元是固体形式的预油漆组，使用该预油漆组具有配制油漆系列的方法，和一种由该预油漆组配制一定范围的油漆的方法，其中油漆系列和各种油漆可用作道路标记涂层，建筑涂层，工业涂层，绘图涂层，非粘合性集料末道涂料，弹性体涂层，粘合剂，腻子，密封剂，和其它建筑相关产品。

Description

预油漆和由预油漆制备油漆的方法
本发明涉及预油漆组，使用该预油漆组配制油漆系列的方法，和一种由该预油漆组配制一定范围的油漆的方法，其中油漆系列和各种油漆可用作路标涂层，建筑涂层，工业涂层，绘图涂层，非水泥集料末道涂料，弹性体涂层，粘合剂，腻子，密封剂，和其它建筑相关产品。
配制油漆是一项复杂的事情，包括，根据所需油漆的种类仔细选择和混合不同比率的各种油漆成分。所选的油漆成分的种类和比例必须提供具有特定处理和使用性能，以及所需最终干油漆膜性能的油漆。胶乳油漆配方的主要成分通常是粘结剂，不透明颜料，颜料增量剂，和水。普通可有可无的成分包括消泡剂，凝结剂，增塑剂，增稠剂，非增稠流变改性剂，干燥剂，抗结皮剂，表面活性剂，防霉剂，杀虫剂和分散剂。油漆制造商因此必须储存大量的油漆成分，和在制造过程中根据正在制备的油漆的特定种类而改变油漆成分。这在供应链，尤其油漆零售商时必须保持大存量的油漆才能提供具有各种光泽水平，色调基础，特殊最终用途(即，外或内)，和各种其它质量的一定范围的油漆。在使用含水油漆时，由于这些油漆的高水含量，以及为防止霉和细菌的侵袭，颜料的沉降或再聚焦，液相的分离，质量因产品在容器中和上的干燥而造成的下降，和其它问题所需的大量添加剂，情况尤其如此。这导致在包装材料的种类和尺寸方面的高成本，以及储存和运输的高成本。
因此使用有限数目的油漆成分制备油漆以制备所有的不同的油漆配方，尤其需要这些油漆成分为固体形式，因为干粉末油漆组合物比其液体相应物更容易储存和运输。这样能够使在大规模工业装置或在相对较小的规模，在销售点或在使用点制备一定范围的油漆所需的油漆成分的数目和种类最小化。还能够延迟油漆工业的产品区分，向购买者提供选择所需最终产物特性，包括油漆的颜色或油漆自身的种类的灵活性，同时使油漆制造者或销售者(零售商或批发商或经销商)能够防止原料断供，并尽量减少原料，中间体和最终产品的存量。
欧洲专利号WO 00/60015公开了一种的油漆和涂层体系，包含至少一种包括至少一种颜料和至少一种填料的固体组分(a)，和至少一种固体或液体形式的粘结剂组分(b)，其中该体系在水中的组分在能量输入低于150J/cm3时产生一种粒度低于60μm的水分散体。但该参考文件没有公开使用有限数目的油漆成分制备各种各样的油漆配方，或在单独的预油漆中使用不透明颜料和体质颜料。
U.S.专利申请出版物号US 2002/00 16405 A1公开了一组足以配制至少一个油漆系列的预油漆，其中该组包括至少一种流体不透明预油漆，和至少一种流体粘结剂预油漆；以及一种使用该组预油漆形成至少一个油漆系列的方法；和一种使用由该组预油漆形成的至少两个油漆系列形成一定范围的油漆的方法。但该参考文件没有公开使用固体形式的预油漆。
申请人已经发现，通过使用其中至少一种预油漆是固体形式的一组不同的但相互相容的预油漆，可以明显减少制备各种各样的具有不同面漆特性的油漆配方所需的油漆成分的数目和数量。
本发明的第一方面，提供了一组预油漆，包括：(i)至少一种不透明预油漆x，包含至少一种不透明颜料；(ii)至少一种增量剂预油漆y，包含至少一种体质颜料；和(iii)至少一种粘结剂预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；其中至少一种所述预油漆(i)，(ii)，和(iii)是固体；其中所述预油漆(i)，(ii)，和(iii)是不同的，相互相容的，和水可分散的；和其中所述预油漆组足以形成至少一个油漆系列。
本发明的第二方面，提供了一种形成至少一个油漆系列的方法，包括：(a)提供一组相互相容的水可分散的预油漆，包括：(i)至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；(ii)至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料；和(iii)至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；其中至少一种所述预油漆(i)，(ii)，和(iii)是固体；和(b)将预定量的所述预油漆分配到容器或施涂设备中以形成至少一个油漆系列。
在本发明的第三方面，提供了一种在基材上形成涂层的方法，包括以下步骤：(a)提供一组相互相容的水可分散的预油漆包括：(i)至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；(ii)至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料；和(iii)至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；其中所述预油漆(i)，(ii)，和(iii)是固体；(b)将预定量的所述预油漆分配到容器或施涂设备中以形成至少一个油漆系列；(c)将所述固体预油漆分散在含水介质中；(d)将所述分散施涂到基材上；和(e)干燥所述分散以形成涂层。
本发明的第四方面，提供了一种形成包括至少两个油漆系列的一定范围的油漆的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供一组足以配制至少两个油漆系列的相互相容的水可分散的，预油漆，包括：(i)至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；(ii)至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料；(iii)至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；和(iv)至少一种不同于预油漆x，y，和z的其它的不透明，增量剂，或粘结剂预油漆；其中至少一种所述预油漆(i)，(ii)，(iii)和(iv)是固体；和(b)将预定量的每种预油漆分配到容器或施涂设备中以形成一定范围的油漆。
本发明的组合物涉及一组足以配制至少一个油漆系列的不同的相互相容的和水可分散的预油漆。本发明的预油漆包括至少一种不透明预油漆x，包括至少一种不透明颜料；至少一种增量剂预油漆y，包括至少一种体质颜料；和至少一种粘结剂预油漆z，包括至少一种聚合物粘结剂。至少一种预油漆是固体粉末的形式，和优选所有的预油漆是固体粉末的形式。预油漆的总数优选为3-15。
本发明组合物的不透明预油漆x包括至少一种不透明颜料。本文中的“不透明预油漆”是指，预油漆包含基于固体至少50％重量的至少一种不透明颜料。可用于本文的不透明颜料包括在所有的可见波长内向油漆提供遮盖或白色光散射力而没有高度吸收的白色颜料。合适的不透明颜料包括二氧化钛(TiO2)以及二氧化钛和辅助遮盖颜料如空隙化胶乳颗粒，氧化锌，氧化铅，合成聚合物颜料，和其混合物的组合。金红石和锐钛矿级的二氧化钛适用于本文。金红石二氧化钛是优选的。二氧化钛的表面可用各种有机和/或无机表面处理剂，如氧化物硅石，矾土，和氧化锆进行处理。熏制氧化钛也可用于本文。
可作为辅助遮蔽颜料用于本文的空隙化胶乳颗粒具有颗粒尺寸直径约100nm-约2,500nm，优选约500nm-约1,100nm和空隙级分约10％-约75％。空隙化胶乳颗粒具有至少一个空隙，和优选，空隙化胶乳颗粒具有单个空隙。空隙可相互连接，具有连接到颗粒外部的通道，具有泡或海绵状结构，或具有非球形形状。空隙化胶乳颗粒的玻璃化转变温度(Tg)至少约20℃，优选至少约50℃，使用Fox等式(1)(T.G.Fox，Bull.Am.Physics Soc.，卷1，Issue No.3，页数123(1956))计算。即，为了计算单体M1和M2的共聚物的Tg，
1/Tg(计算值)＝w(M1)/Tg(M1)+w(M2)/Tg(M2)   (1)
其中
Tg(计算值)是共聚物计算的玻璃化转变温度；w(M1)是单体M1在共聚物中的重量分数；w(M2)是单体M2在共聚物中的重量分数；Tg(M1)是M1的均聚物的玻璃化转变温度；和Tg(M2)是M2的均聚物的玻璃化转变温度，
所有的温度以°K度量。
玻璃化转变温度越高，颗粒越硬且不太容易塌陷。如果空隙化胶乳颗粒塌陷，它们不能用于遮盖。空隙化胶乳颗粒通过本领域已知的常规聚合反应工艺，这些例如公开于US-A-3,784,391，US-A-4,798,691，US-A-4,908,271，US-A-4,972,000，US-A-5,041,464，US-A-5,157,084，US-A-5,216,044和US-6,020,435，以及日本专利申请60/223,873，61/62510，61/66710，61/86941，62/127336，62/156387，01/185311，和02/140272的那些工艺来制备。优选，空隙化胶乳颗粒根据US-A-4,427,836，US-A-4,469,825，US-A-4,594,363，US-A-4,880，842，US-A-5,494,971和US-A-6,020,435制备。
在一个实施方案中，不透明预油漆是二氧化钛预油漆，它包括至少一种二氧化钛不透明颜料，至少一种分散剂，和至少一种增稠剂。其中不透明预油漆是液体形式，它进一步包括水；具有体积固体含量约30％-约80％，优选约40％-约65％；具有Stormer粘度约50-约250KU，优选约60-约150KU；和优选对沉降稳定(即，颜料在25℃下10天之后不会沉降)。
在另一实施方案中，不透明预油漆是一种有用的用于配制包含其它油漆成分的单包装，颜料化胶乳油漆的二氧化钛预油漆。预油漆包括至少一种不透明颜料，至少一种分散剂，至少一种增稠剂，和至少一种成膜或非成膜聚合物粘结剂。其中不透明预油漆以液体形式使用，它进一步包括水；具有体积固体含量约30％-约80％，优选约40％-约65％；具有PVC约35％-100％，优选约45％-100％；具有Stormer粘度约50-约250KU，优选约60-约150KU；和优选对沉降稳定(即，它在25℃下10天之后不会沉降)。视需要，聚合物粘结剂被吸附到二氧化钛不透明颜料或其它不透明剂(如果存在)上。
本发明组合物的增量剂预油漆y包括至少一种体质颜料。本文中的“增量剂预油漆”是指，预油漆包含基于固体至少50％重量的至少一种体质颜料。体质颜料是不向油漆提供原色或遮盖力但可对这些性能产生次要影响的无机固体或不透明聚合物。它们提供体积，低成本，不溶于水，和具有低吸收数。可用于本文的体质颜料包括优化用于预期最终用途的外和内体质颜料。外体质颜料不溶于水和具有低吸收数。它们在销售油漆的特殊市场中优化用于外耐久性，且不会损害干燥油漆的所需非开裂，非粉化，和非留尘性能。它们还提供低成本体积。内体质颜料优化用于遮蔽，光泽，和低成本。合适的体质颜料包括硫酸钡(具有颗粒尺寸约1微米-约15微米)，Blanc Fixe(具有颗粒尺寸约0.5微米-约5微米)，碳酸钙(具有颗粒尺寸约0.05微米-约35微米)，硅石(具有颗粒尺寸约0.001微米-约14微米)，硅酸镁(具有颗粒尺寸约0.5微米-约15微米)，硅酸铝(具有颗粒尺寸约0.2微米-约5微米)，云母，膨润土，镁铝硅酸盐，熏制矾土，胶体活性粘土，合成无定形钠铝-硅酸盐，和钠钾铝硅酸盐，和类似物。
在一个实施方案中，增量剂预油漆包括至少一种矿物增量剂，和至少一种增稠剂。还视需要包括聚合物粘结剂。如果增量剂预油漆是液体形式，它进一步包括水；具有体积固体含量约30％-约80％，优选约40％-约70％；具有PVC约35％-100％，优选约40％-100％；和具有Stormer粘度约50-约250KU，优选约60-约150KU。
本发明组合物的粘结剂预油漆z包括至少一种聚合物粘结剂。本文中的“粘结剂预油漆”是指，预油漆包含基于固体至少50％重量的至少一种聚合物粘结剂。聚合物粘结剂是形成油漆原膜的聚合物或预聚物。粘结剂在干膜形式时将颜料和/或增量剂保持在一起，提供所需油漆流动，和决定最终油漆膜的光泽和硬度。选择用于预油漆的粘结剂取决于配制油漆的预期用途。例如，适用于外油漆的粘结剂一般适用于内油漆，但适用于内油漆的粘结剂可能不适用于外油漆。
合适的聚合物粘结剂包括，但不限于此，具有组成，例如，丙烯酸和/或甲基丙烯酸，聚乙酸乙烯酯，苯乙烯-丙烯酸，苯乙烯-丁二烯，乙酸乙烯酯-丙烯酸，乙烯-乙酸乙烯酯，乙酸乙烯酯-乙烯基有支链烷羧酸酯(versatate)，乙酸乙烯酯-马来酸乙烯基酯，乙酸乙烯酯-氯乙烯-丙烯酸，乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸，和氨基甲酸乙酯聚合物，视需要包含最高10％重量官能单体和其它单体的均聚物，共聚物和三元聚合物，和其混合物。视需要引入预油漆x，y，或其它预油漆的聚合物粘结剂与预油漆z的聚合物粘结剂相同或不同。
在一个实施方案中，粘结剂预油漆包括水基胶乳聚合物粘结剂，使用Fox等式计算的Tg是约-30℃-约70℃，优选约-10℃-约60℃。其中粘结剂预油漆是液体形式，它进一步包括水；具有体积固体含量约25％-约70％，优选约30％-约65％；和在剪切速率1.25/秒下的Brookfield粘度低于约100,000厘泊，优选约100-约50,000厘泊，。如果粘结剂预油漆是固体形式，和包括Tg低于环境温度的聚合物粘结剂，即，如果聚合物粘结剂颗粒是软的，那么在一个实施方案中，该软聚合物进行改性以防聚合物颗粒的融合。这些改性例如，通过将硬聚合物的胶乳凝固在软聚合物颗粒上，或通过将软聚合物涂以足够硬以在聚合物颗粒之间提供缓冲而不会阻碍成膜的颜料或增量剂或其它材料。在另一实施方案中，软聚合物的聚集通过将软聚合物与惰性颗粒材料如硅石，硅酸铝，碳酸钙，和其组合喷雾干燥而防止。
如上所述，至少一种预油漆是固体形式。在一个实施方案中，固体不透明预油漆和固体增量剂预油漆通过在含水介质中湿研磨预油漆成分并随后干燥而得到。本文中的“湿研磨”是指分散匀化。可用于实现湿研磨的工艺是本领域熟知的，如溶解器，磨碎机，球磨机，转子-定子磨机，搅拌砂磨机，和高压匀化器。粘结剂预油漆通过以常规工艺如乳液，悬浮液，和沉淀聚合反应来制备粘结剂；加入其它预油漆成分；和干燥而制成。适用于干燥预油漆的工艺也是本领域熟知的，例如，喷雾干燥(例如利用高压力或螺旋腔喷嘴，雾化盘)，冷冻干燥，喷雾冷冻干燥，流化床干燥，堆积造粒(例如通过园盘或圆筒造粒方法)，流化床干燥，和混合聚集。
如果使用至少一种液体预油漆，液体预油漆的成分是相互相容的。液体预油漆与一起使用的其它预油漆相互相容。如果所有的预油漆是固体形式，每种预油漆的成分与其它预油漆的成分在分散在水介质中时是相互相容的。本文所用的“相互相容的”是指，通过将预油漆混合而形成的油漆没有胶体不稳定性如絮凝的迹象。优选由预油漆形成的油漆在油漆经过325目筛网时具有低于5g的残余物如凝胶和砂砾，更优选由预油漆形成的油漆在油漆经过325目筛网时具有低于1g的残余物残基/升油漆。优选如果以液体形式使用，在油漆经过325目筛网时该预油漆具有低于5g的残余物如凝胶和砂砾/升预油漆，更优选在预油漆经过325目筛网时该预油漆具有低于1g的残余物/升预油漆。如果预油漆，着色剂，和用于增强特定油漆性能而包括的可有可无的添加剂是完全相容的，那么它们可在实现最终油漆中的所需性能分布所需的配制空间内以任何组合共混。“完全相容的”在本文中是指，各成分可以任何比率共混而不会导致胶体不稳定性。但足够的是，预油漆，着色剂，和用于增强特定油漆性能而包括的可有可无的添加剂是相容的。“相容的”在本文中是指，它们可以任何比率共混而不会导致胶体不稳定性，这样实现在一定范围的油漆中的所需性能分布。
如果需要单个油漆系列，那么完全的油漆系列由预油漆x，预油漆y和预油漆z中的每种制成。本文所用的“油漆”术语以其最宽的含义使用，它意味着包括可为了装饰和/或保护目的而施涂到表面上的任何涂料，例如用于道路标记涂层，建筑涂层，工业涂层，绘图涂层，非粘合性集料末道涂料，弹性体涂层，粘合剂，和腻子的那些油漆。本文所用的“油漆系列”包括至少两种不同的具有在至少一种可观察的性能如光泽，颜色和户外耐久性上相互基本上不同的干燥膜性能的油漆。油漆系列可包括，例如，一组油漆，选自在干燥时形成不同的光泽水平的膜的三种油漆；在干燥时形成适用于户内或户外性能的膜的两种油漆；和在干燥时形成具有不同的质量或性能水平，例如，不同的水平的耐擦性的膜的四种油漆。更尤其，油漆系列可包括四种不同的油漆，其干燥膜具有不同的光泽水平，通常作为光泽，半光泽，蛋壳，缎子或低光泽，和平整油漆销售。光泽由粘结剂，颜料，和增量剂(如果有的话)在油漆中的量和种类决定。
除了各种光泽水平，油漆通常配制成未着色的(白色)或使用不同的色调基础(包括粉蜡笔或浅色调，中色调，和深色调)着色成各种各样的颜色。该能力需要具有四种油漆的油漆系列。另外，油漆配制以提供一定水平的使用性能，如可作为良好的/标准，较好的和最好/优等品销售。
如上所述，“油漆系列”包括两种或多种其干燥膜在至少一种可观察的性能上基本上不同的不同的油漆。“不同的”在本文中是指，油漆满足以下标准之一：
(1)最不同的油漆的颜料体积浓度(PVC)必须相差至少2％；或
(2)最不同的油漆的体积固体(VS)必须相差至少2％。
颜料体积浓度(PVC)是对配方如何“富含粘结剂”的一种度量。它使用下式(2)计算：
PVC(％)＝(颜料体积+增量剂体积)/(颜料体积+增量剂体积+粘结剂体积)X100          (2)
体积固体含量(VS)是颜料的干体积加上增量剂的干体积加上粘结剂的干体积。它使用下式(3)计算：
VS(％)＝(颜料的干体积+增量剂的干体积+粘结剂的干体积)/(配方的总体积)X100         (3)
如果存在添加剂，其体积在确定总干体积时不包括。
本发明的一个实施方案涉及一种通过提供以上定义的本发明组合物，并将预定量的预油漆分配到容器或施涂设备中而制备至少一个油漆系列的方法。通过销售固体形式的预油漆，销售者可尽量减少必须储存以制备油漆系列的原料的量，并因此尽量减少储存和运输成本。在不同的实施方案中，如果所有的预油漆是固体形式，预油漆以预定量分散在含水介质中以形成液体油漆，然后销售给可随后将该油漆应用于基材的购买者，并随后干燥以形成涂层。在另一实施方案中，如果至少一种预油漆不是固体形式，该固体预油漆分散在液体预油漆中，是随后在施涂到基材上和干燥之前根据需要稀释。
本发明的另一实施方案涉及一种通过提供一组足以配制至少一个油漆系列的不同的，相互相容的，和水可分散的预油漆而制备包括至少两个油漆系列的一定范围的油漆的方法，其中预油漆包括至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料；至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂，和至少一种其它的不透明预油漆，增量剂预油漆，或不同于预油漆x，y，和z的粘结剂预油漆。至少一种预油漆是固体粉末的形式，优选所有的预油漆是固体粉末的形式。将预定量的预油漆分配到容器或施涂设备中以形成一定范围的油漆。通过销售固体形式的预油漆，销售者可尽量减少必须储存以制备油漆系列的原料的量，并因此尽量减少储存和运输成本。另外，如果所有的预油漆是固体形式，预油漆以预定量分散在含水介质中以形成液体油漆，然后销售给可随后将该油漆应用于基材的购买者，并随后干燥以形成涂层。在另一实施方案中，如果至少一种预油漆不是固体形式，该固体预油漆分散在液体预油漆中，在施涂到基材上和干燥之前根据需要稀释。
本文所用的术语“包括至少两个油漆系列的范围”的定义类似于x-y图，其中该图的水平轴是x轴，和图的垂直轴是y轴。x轴表示单个油漆系列，其中轴上的每个点表示一种在至少一种可观察性能，如光泽和/或色调上基本上不同于该系列中的其它油漆的油漆。y轴表示另一油漆系列，其中轴上的每个点表示一种在至少一种可观察性能，如使用区域(户内或户外)，和/或质量水平(如良好的/标准，较好的，和最好/优等)上基本上不同于该系列中的其它油漆的油漆。x-y图上的任何点由定制对“(x，y)”表示，其中x是x-坐标，和y是y-坐标。“包括至少两个油漆系列的范围”表示为定制对在该图内的每个和所有的可能的组合。但也可包括一定范围的油漆，其中某些定制对，最高30％总数的定制对例如为了商业原因而选择省略。进一步可以考虑一定范围的油漆，其中干燥油漆膜的可观察性能接近和基本上满足本文定义；例如，在标准，较好的，和优等系列中的干燥户外中色调光泽油漆的光泽可在度量光泽的尺度上相差几个点，而不背离本发明的一定范围的油漆的含义。
如果需要包括两个油漆系列的一定范围的油漆，即，如果改变两种关键的性能(例如，选自光泽水平，色调基准，使用种类，和质量种类的两种)，那么该范围的油漆可根据何种关键性能被改变而由至少一种预油漆x，预油漆y，和预油漆z和至少一种其它的预油漆x’，y’，或z’制成。“其它的预油漆x’，y’，或z”’在本文中是指相应地不同于预油漆x，y，或z的预油漆，但另外具有与预油漆x，y，或z相关的特性。
如果需要包括三个油漆系列的一定范围的油漆，即，如果改变三种关键的性能(例如，选自光泽水平，色调基准，使用种类，和质量种类的三种)，那么该范围的油漆可根据何种关键性能被改变而由至少一种预油漆x，预油漆y，和预油漆z和至少一种其它的预油漆x’，y’，或z’制成。
如果需要包括四个油漆系列的一定范围的油漆，即，如果改变四种关键的性能(例如，选自光泽水平，色调基准，使用种类，和质量种类的四种)，那么完全范围的油漆可根据何种关键性能被改变而由至少一种预油漆x，预油漆y，和预油漆z和至少一种其它的预油漆x’，y’，或z’制成。
该技术能够在需要许多其它的关键性能时深入变化。
在每个以上实施方案中，预油漆选择这样它们提供宽的配方空间，这样所需最终油漆性能落在预油漆处于极致时所确定的共混空间内。在许多情况下，预油漆本身不是实用的油漆；但通过将预油漆推向极致，可以使可用于油漆系列的共混空间最大化。如果预油漆，添加剂，和着色剂都是完全相容的，它们可以所需比率共混以获得所需油漆系列和油漆范围而不会导致胶体不稳定性。该技术类似于用于统计实验设计的设计原理和对混合物组分设计的分析；但替代设计混合空间以探究其内的响应表面，设计该混合空间的边界以使油漆体系的适应性最大化。
油漆性能以多种方式预测。一种途径是，使用标准混合物组分实验设计统计工具开发出共混空间的响应表面模型。这些简单的统计模型随后通过线性优化程序，大量的格子研究，或图形分析工具而使用。另一途径是使用经验方法确定何种共混物为特定油漆系列所需，随后将这些经验处方引入油漆制造机器软件。
这些技术的拓展是使用油漆机器自动预测某些关键性能(如，粘度，干燥速度，不透明度或颜色)并在由预油漆配制油漆的过程中进行最少的调整。存在于油漆机器中的反馈回路提供更精确的粘度，干燥速度，不透明度，和颜色目标的匹配。
根据本发明的某些替代实施方案，将少量即基于预油漆总重低于约10％重量的常规油漆添加剂加入以上预油漆。这些添加剂包括，例如，酸，碱，消泡剂，凝结剂，助溶剂，防霉剂，杀虫剂，抗冷冻剂，增稠剂，分散剂，碱可溶树脂，集料，防锈剂，交联剂，蜡和类似物。这些添加剂必须相互相容，且与预油漆中的其它成分相容。
增稠剂在一般意义上包括加入油漆以改变其流变分布的任何材料。用于本文的优选的增稠剂是缔合增稠剂，是指具有能够非特定憎水缔合的化学连接的憎水基团的水可溶或水可膨胀聚合物。适用于本文的增稠剂包括聚乙烯醇(PVA)，憎水改性的，本领域已知的碱可溶乳液如HASE乳液，本领域已知的碱溶性或碱溶性乳液如ASE乳液，本领域已知的憎水改性的氧化乙烯-氨基甲酸乙酯聚合物如HEUR增稠剂，和纤维素增稠剂如羟基甲基纤维素(HMC)，羟基乙基纤维素(HEC)，憎水改性的羟基乙基纤维素(HMHEC)，羧甲基纤维素钠(SCMC)，羧甲基2-羟基乙基纤维素钠，2-羟基丙基甲基纤维素，2-羟基乙基甲基纤维素，2-羟基丁基甲基纤维素，2-羟基乙基乙基纤维素，2-羟基丙基纤维素，和类似物。也可用作增稠剂的是熏制硅石，活性粘土和其它种类的粘土，钛酸盐螯合剂，和类似物。
适用于本文的分散剂包括非离子，阴离子，和阳离子分散剂如2-氨基2-甲基1-丙醇(AMP)，二甲基氨基乙醇(DMAE)，三聚磷酸钾(KTPP)，三聚磷酸钠(TSPP)，柠檬酸和其它羧酸，和类似物。阴离子聚合物如基于多羧酸的均聚物和共聚物，包括已憎水-或亲水改性的那些，如，被各种单体如苯乙烯，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，二异丁烯，和其它亲水或憎水共聚单体改性的聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸或马来酸酐。另外，包括的是前述聚合物的盐，以及这些分散剂的混合物。
碱溶性树脂是包含足够的酸官能度和足够低的分子量以在碱中和时溶解在含水介质中的聚合物。它们具有Newtonian流变，并用作分散剂(即降低水介质的表面张力)。合适的碱可溶树脂包括共聚有羧酸单体的丙烯酸和甲基丙烯酸的酯(这些共聚物，例如，得自Rohm and HaasCompany，Philadelphia，PA，并以商品名AcrysolTMI-62和AcrysolTMI-2074销售)，苯乙烯和丙烯酸与可有可无的α-甲基苯乙烯的共聚物(这些聚合物，例如，得自Rohm and Haas Company并以商品名MorezTM101销售)，苯乙烯/马来酸酐共聚物，和类似物。
合适的消泡剂包括硅氧烷基和矿物油基消泡剂，和类似物。
凝结剂在无溶剂的胶乳聚合物粘结剂用于粘结剂预油漆时是不需要的。本文中的“凝结剂”是指一种用于涂层的有机溶剂，它通过用作临时增塑剂而有助于成膜，这样帮助粘结剂在施涂到基材上时形成连续膜。无溶剂的粘结剂通常具有低Tg和低最低成膜温度这样它们在环境温度，如约20℃下是成膜的。如果需要凝结剂，它优选被引入每种粘结剂预油漆(iii)和包含胶乳聚合物粘结剂的任何其它预油漆。合适的凝结剂，增塑剂，和其它可有可无的溶剂包括乙烯二醇，丙二醇，亚己基二醇，2，2，4-三甲基-1，3-戊烷二醇单异丁酸盐(TEXANOLTM)，二醇醚，矿物精，甲基卡必醇，丁基卡必醇，邻苯二甲酸酯，己二酸酯，和类似物。
合适的防霉剂和杀虫剂包括氧化锌，异噻唑啉酮，三唑，和类似物。
合适的表面活性剂包括阳离子，阴离子，和非离子表面活性剂。
合适的集料包括小(通常40目和更高)，中间(通常20-40目)和大(通常20目和较低)的填料，如沙，大颗粒尺寸碳酸盐(石灰石)，陶瓷，玻璃，纤维，煤，花岗岩，滑石，多色石英，粉碎的海贝壳，回收产品如含沥青的材料，纤维玻璃，蛭石，珍珠岩，XO集料和类似物。
合适的闪锈抑制剂包括氨基乙基乙醇胺，苯甲酸铵，亚硝酸钠，氨苯甲酸酯，二羧酸和二苯酚，如戊二酸，丙二酸，辛二酸，癸二酸，己二酸，琥珀酸，邻苯二甲酸，间苯二甲酸，对苯二甲酸，硫二酚和磺酰基二苯酚的铵和胺盐和其铵和胺-配合的锌盐，C-12至C-14-叔-烷基胺，与(2-苯并噻唑基硫代)-丁二酸的配混物；(2-苯并噻唑基硫代)丁二酸，与4-乙基吗啉的4-氧代-4-p-甲苯基丁酸加成物，与4-甲基-δ-氧代-苯-丁酸的锆配合物和类似物。
合适的交联剂包括多价金属离子，如锌，镁，锆，钙和类似离子。
反应性颜料是加入涂料配方以使金属基材的腐蚀最小化的材料。合适的反应性颜料包括磷钼酸钙锌，磷酸锌，三磷酸铝，磷硅酸锶锌盐，钼酸盐改性的磷酸锌和类似物。
合适的蜡包括巴西棕榈，石蜡，聚乙烯，微米化乙烯-丙烯酸，聚四氟乙烯(PTFE)，和类似物。
在另一优选的实施方案，本发明的预油漆和方法用于制备适用于壁或屋顶场合的弹性体涂层。这些预油漆以各种比率混合以得到适合施涂到壁或屋顶上的具有不同的质量，柔韧性，防霉性，和基材粘附性的弹性体涂层。
弹性体涂层区别典型的建筑涂层的主要特征是使用具有低温(<0℃)柔韧性的粘结剂和施涂涂料时的厚度(通常干涂层厚度对于壁场合是约6-约20mil和对于屋顶场合是约15-约40mil)。低温度柔韧性对弹性体涂层是特别理想的，如果它们用于可产生裂缝的壁，如砖石壁，或具有随气候的高度尺寸差异的盖屋顶基材。除了涂层柔韧性，弹性体涂层系列最好具有不同的程度的低温度柔韧性，不同的质量，粘附到不同的基材上的能力，和外观差异。在某些实施方案中，弹性体涂层进一步通过加入着色剂而变化。这些着色剂被干粉碎并加入涂料研磨部分，或另外将它们后加入。
对于弹性体涂层，涂料制造商可对以下性能进行变化以制备不同的弹性体涂层：涂层柔韧性，涂层质量(耐久性)，基材粘附性和外观。对粘结剂Tg，涂层PVC，和氧化锌在涂层中的存在和含量的一种或多种性能的调整是基于涂料的柔韧性区分弹性体涂层的基础。对二氧化钛(TiO2)的含量的调整是基于涂料的耐久性区分弹性体涂层的基础。对粘结剂组成和含量的调整是基于涂料的基材粘附性区分弹性体涂层的基础。对着色剂的含量和种类的调整是基于涂层外观区分弹性体涂层的基础。
在另一优选的实施方案中，本文所公开的预油漆和及其制造方法用于制备适合直接施涂到壁上或适用作外绝缘和整饰体系(EIFS)中的面涂层的非粘合性，集料末道涂料。这些预油漆或预配制的组分以各种比率混合以得到具有不同的柔韧性，质量(耐久性)，颜色，和纹理的涂料。
作为本发明涉及非粘合性，集料末道涂料的一个特定实施方案，涂料制造商对一种或多种以下性能进行改变以制备不同的涂层：PVC水平，TiO2水平，集料比率和粘结剂Tg。对粘结剂Tg的调整是基于涂层的柔韧性区分非粘合性，集料末道涂料的基础。对涂层的PVC的调整是基于涂层的耐久性区分非粘合性，集料末道涂料的基础。对TiO2的含量和对着色剂的种类和含量的调整是基于涂层相对基材的颜色区分弹性体涂层的基础。对大集料的尺寸和含量，和对着色剂中的大集料相对小集料的比率的调整是基于涂层的纹理区分非粘合性，集料末道涂料的基础。
在另一优选的实施方案，本发明的预油漆和方法用于制备道路标记涂层。本文所用的术语“道路”一般包括不断或间歇暴露于行人，移动车辆，拖拉机，或飞机的任何户内或户外固体表面。
快固或非快固粘结剂用于制备道路标记涂层。本文所用的术语“快固”是指通过改性的ASTM D1640干时间试验测定的干燥时间不大于约10分钟的涂料。ASTM D1640是用于室温干燥有机涂层的标准试验，其中试验膜通过合适的方式施涂到非多孔基材(如，玻璃板或金属板)上以得到湿膜厚度0.012+/-0.001英寸。ASTM试验方法的修改在于仅施加最小的指压。拇指在接触试验膜的同时以角90度旋转。记录该旋转不破坏膜时的干燥时间。许多快固粘结剂体系是本领域已知的。
用于制备道路标记涂层的粘结剂能够在可使用非快固粘结剂实现的最慢凝固时间，和可使用快固粘结剂实现的最快凝固时间之间实现快固时间。例如，最好包括当油漆在潮湿或雨天施涂时较快凝固，但当油漆在干燥天气施涂时在成本方面不理想的粘结剂。在本发明的范围内，可通过预形成至少一个以下步骤而在该体系中采用两种粘结剂：
(1)从粘结剂中分离造成快固的组分/成分(“快固组分”)作为单独的预油漆；
(2)将快固粘结剂用于粘结剂预油漆；和
(3)独立于任何预油漆，加入该快固组分。
其它道路标记涂层添加剂包括玻璃珠粒，和吸收剂颗粒。在一个实施方案中，用于制备道路标记涂层的至少一种预油漆包含能够加速道路标记油漆的干燥的吸收剂。吸收剂在道路标记涂层施涂到道路表面上的过程中，之前，或之后加入预油漆。合适的吸收剂包括有机超吸收剂聚合物，离子交换树脂，中空球聚合物，分子筛，滑石，无机吸收剂如无机超吸收剂凝胶和硅胶，多孔和非多孔含碳材料，包封的碱可膨胀的聚合物，和其混合物。
在进一步优选的实施方案中，预油漆用于本发明方法以形成一定范围的涂层，它们施涂到各种基材，包括金属，木材，和粘合性基材，如混凝土屋顶瓦上。
在另一优选的实施方案，预油漆用于本文所公开的方法以形成一定范围的绘图油漆系列，它们可用作许多场合的油墨，包括，但不限于：缎带包装纸，皱纹基材，新闻纸，纸板，标签，冷冻袋，储存袋，金属膜，和箔；以及为了提供性能如耐水性，耐擦性和高滑性而施涂的外印刷涂层。
本发明的方法能够在油漆制造装置，销售点或使用点实施。这些方法能够由计算机控制。这些方法在范围上不限于制备胶乳油漆，而是也可应用于制备任何水基涂层，溶剂基涂层，和相关建筑产品，包括，密封剂，腻子，乳香，粘合剂和需要混合组成成分的其它相关产品。
以下实施例用于说明本发明。
实施例1
该实施例描述不透明颜料预油漆的制备，它通过合并以下成分而制成：
 
成分 量(g)
颜料-二氧化钛淤浆(76.5％固体)(Ti-Pure<sup>TM</sup>R-746-DuPont) 5226
分散剂(Tamol<sup>TM</sup>1124-Rohm and Haas) 32
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 5
流变改性剂(Acrysol<sup>TM</sup>RM-8W-Rohm and Haas) 59
碱-氨(28％) 8
水 1588
预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，分散剂，和消泡剂合并并混合。慢慢加入二氧化钛淤浆并将混合物搅拌15-20分钟。随后加入流变改性剂和氨。将预油漆喷雾干燥以生产固体不透明颜料预油漆。
实施例2
该实施例描述外体质颜料预油漆的制备。它通过合并以下成分而制成：
 
成分 量(g)
颜料-Nepheline Syenite(7.5μ)(Minex<sup>TM</sup>4) 3556
分散剂(Tamol<sup>TM</sup>1124-Rohm and Haas) 36
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 9
流变改性剂(Acrysol<sup>TM</sup>RM-8W-Rohm and Haas) 12
水 1674
预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，分散剂，和消泡剂合并并混合。慢慢加入Nepheline Syenite，并将混合物搅拌15-20分钟。随后加入流变改性剂。将预油漆喷雾干燥以生产固体体质颜料预油漆。
实施例3
该实施例描述乙酸乙烯酯/丙烯酸胶乳聚合物粘结剂预油漆的制备。该粘结剂预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，消泡剂，粘结剂和流变改性剂，凝结剂和氨合并并混合。成分和数量如下：
 
成分 量(g)
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 36
粘结剂-乙酸乙烯酯/丙烯酸(55％固体-Tg 14℃)(RES<sup>TM</sup>3803-Rohm and Haas) 3574
凝结剂(Texanol<sup>TM</sup>) 136
流变改性剂-HEUR(Acrysol<sup>TM</sup>SCT-275-Rohm and Haas) 14
碱-氨(28％) 9
水 272
预油漆与碳酸钙一起喷雾干燥以生产固体聚合物粘结剂预油漆。
实施例4
该实施例描述光泽丙烯酸粘结剂预油漆。粘结剂预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，消泡剂，粘结剂和流变改性剂，凝结剂，丙二醇和氨合并并混合。成分和数量如下：
 
成分 量(g)
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 36
粘结剂-乙酸乙烯酯/丙烯酸(50％固体-Tg 28℃)(Rhoplex<sup>TM</sup>SG-10M-Rohm and Haas) 3343
凝结剂(Texanol<sup>TM</sup>) 168
流变改性剂-HEUR(Acrysol<sup>TM</sup>RM 8W-Rohm and Haas) 54
碱-氨(28％) 2
溶剂-丙二醇 272
水 95
预油漆与碳酸钙一起喷雾干燥以得到固体聚合物粘结剂预油漆。
实施例5
该实施例描述平整丙烯酸粘结剂预油漆的制备。粘结剂预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，消泡剂，粘结剂和流变改性剂，凝结剂，丙二醇和氨合并并混合。成分和数量如下：
 
成分 量(g)
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 36
粘结剂-乙酸乙烯酯/丙烯酸(53.5％固体-Tg 18℃)(Rhoplex<sup>TM</sup>ML-200-Rohm and Haas) 3493
凝结剂(Texanol<sup>TM</sup>) 132
流变改性剂(HEUR)(Acrysol<sup>TM</sup>RM 8W-Rohm and Haas) 5
碱-氨(28％) 3
溶剂-丙二醇 272
水 59
预油漆与碳酸钙一起喷雾干燥以得到固体聚合物粘结剂预油漆。
实施例6
该实施例描述内体质颜料预油漆的制备。它通过合并以下成分而制成：
 
成分 量(g)
颜料-碳酸钙(12μ)(Omyacarb<sup>TM</sup>12) 1837
颜料-碳酸钙(3.2μ)(Vicron<sup>TM</sup>15-15) 930
颜料-硅酸铝(1.4μ)(Optiwhite<sup>TM</sup>) 748
分散剂(Tamol<sup>TM</sup>1124-Rohm and Haas) 36
消泡剂(Drewplus<sup>TM</sup>L-475) 5
流变改性剂-HEUR(Acrysol<sup>TM</sup>RM-2020-NPR) 82
碱-氨(28％) 5
水 1615
预油漆使用具有45度节距搅拌叶片的实验室混合器制成。将水，分散剂，和消泡剂合并并混合。慢慢加入碳酸钙和硅酸铝颜料，并将混合物搅拌15-20分钟。随后加入氨和流变改性剂。将预油漆喷雾干燥以得到固体体质颜料预油漆。
实施例7
该实施例描述，使用实施例1-6的预油漆制备油漆。油漆通过将不透明颜料预油漆和体质颜料预油漆与粘结剂预油漆混合，并随后加入水，增稠剂，和着色剂并充分混合而制成。Stormer粘度，ICI粘度，和pH是平衡的测定值。
   A部分-外平整油漆
Figure C03142522D00221
  B部分-外缎子油漆
Figure C03142522D00231
  C部分-外半光泽
Figure C03142522D00232
  D部分-内平整
Figure C03142522D00233
  E部分-内缎子油漆
Figure C03142522D00241
  F部分-半光泽油漆
Figure C03142522D00242

Claims (8)

1.一组预油漆，包括：
i.至少一种不透明预油漆x，包含至少一种不透明颜料；
ii.至少一种增量剂预油漆y，包含至少一种体质颜料和至少一种增稠剂；和
iii.至少一种粘结剂预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；
其中至少一种所述预油漆(i)、(ii)和(iii)是固体；
其中所述预油漆(i)、(ii)和(iii)是不同的，相互相容的，和水可分散的；和
其中所述组预油漆足以形成至少一个油漆系列.
2.一种形成至少一个油漆系列的方法，包括：
a.提供一组相互相容的、水可分散的预油漆，
包括：
i.至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；
ii.至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料和至少一种增稠剂；和
iii.至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；其中至少一种所述预油漆(i)、(ii)和(iii)是固体；和
b.将预定量的所述固体预油漆分配到容器或施涂设备中以形成至少一个油漆系列。
3.权利要求2的方法，其中所述至少一个油漆系列可用于选自道路标记涂层、建筑涂层、工业涂层、绘图涂层、非粘合性集料末道涂料、弹性体涂层、粘合剂、和腻子的至少一个场合。
4.一种在基材上形成涂层的方法，包括步骤：
a.提供一组相互相容的、水可分散的预油漆，
包括：
i.至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；
ii.至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料和至少一种增稠剂；和
iii.至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；其中所述预油漆(i)、(ii)和(iii)是固体；
b.将预定量的所述固体预油漆分配到容器或施涂设备中以形成至少一个油漆系列；
c.将所述固体预油漆分散在含水介质中；
d.将所述分散体施涂到基材；和
e.干燥所述分散体以形成涂层.
5.一种形成至少两个油漆系列的方法，所述方法包括步骤：
a.提供足以配制至少两个油漆系列的一组相互相容的、水可分散的预油漆，包括：
i.至少一种预油漆x，包含至少一种不透明颜料；
ii.至少一种预油漆y，包含至少一种体质颜料和至少一种增稠剂；
iii.至少一种预油漆z，包含至少一种聚合物粘结剂；和
iv.至少一种不同于预油漆x、y和z的其它的不透明预油漆、增量剂预油漆，或聚合物粘结剂预油漆；
其中至少一种所述预油漆(i)、(ii)、(iii)和(iv)是固体；和
b.将预定量的每种预油漆分配到容器或施涂设备中以形成至少两个油漆系列。
6.权利要求5的方法，其中所述范围油漆可用于选自道路标记涂层、建筑涂层、工业涂层、绘图涂层、非粘合性集料末道涂料、弹性体涂层、粘合剂、和腻子的至少一个场合。
7.权利要求2的方法，其中所述方法通过计算机控制.
8.权利要求5的方法，其中所述方法通过计算机控制.
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