CN101415501A - 用于涂漆操作中的包含基于硅氧烷的表面活性剂的掩蔽溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可在外涂(例如涂漆)操作中用来保护下层表面(例如汽车表面)的掩蔽材料。在一个实施方式中，所述掩蔽材料包括增稠剂和pH控制剂和水。所述掩蔽材料可被应用到要保护以免受油漆超范围喷涂或其他涂布过程的表面，让所述掩蔽材料干燥，随后涂布所述表面(例如，用油漆涂布)。在油漆或其他涂层干燥后，可通过水洗除去所述掩蔽材料。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求在2006年2月6日递交的USSN 60/771,085的利益和优先权，为所有目的，通过引用将其全部合并到此文中。
对由联邦政府资助的研究与开发所作出的发明的权利的声明
[不适用]
发明领域
本发明涉及各种表面的涂布操作期间使用的保护涂层领域，所述表面包括车辆表面或建筑物表面。在某些实施方式中，本发明提供一种用于掩蔽表面(特别是涂漆的车辆表面)的选择的部分以防油漆或其他外涂(overcoating)材料的改进的方法和组合物。
发明背景
众所周知，涂漆或其他外涂操作通常需要掩蔽要被涂漆的物体表面的某些部分，以防止涂布材料(例如，油漆)的超范围喷涂。例如，通常需要掩蔽车辆(例如机动车辆)上的镶边装饰(trim)，和/或窗户，和/或某些已涂漆的区域，或者车辆的部件(例如，门、保险杆、车架等)，以不让油漆超范围喷涂。
同样，当涂漆建筑物部件(例如窗框)时，通常想要掩蔽所述建筑物部件的某些区域(例如玻璃窗户)以不让油漆超范围喷涂。
有时，人们需要掩蔽车辆或建筑物的已涂漆的部分以不让其被涂上不同颜色的油漆，或者不让相同颜色的油漆超范围喷涂。另外，通常人们想要保护在其中进行外涂(例如涂漆)操作的区域(例如喷漆橱(paint spray booth))的表面(例如地面或壁)。
在实践中，掩蔽操作通常是涂漆/外涂过程中最耗时因而是最昂贵的部分之一。尽管人们尝试开发用于车辆涂漆的合适的化学掩蔽剂，但车辆油漆工仍继续主要使用遮蔽胶带和纸来覆盖车辆上不想要涂漆的部分。例如，为了掩蔽汽车上的镶边装饰，通常将需要进行多个小时的单调乏味的劳动。而且，即使小心谨慎地操作，这种油漆掩蔽物中的缺陷仍会让油漆接触到想要保护的表面。
化学掩蔽溶液已被提议用来解决在涂布处理操作期间保护表面的问题。但是，这种技术还未发现被广泛应用。某些被提议的化学掩蔽剂已不适合应用到车辆或建筑物的部分，因为其可能会损坏所述车辆或建筑物上要保护的部分。其他组合物不是水溶性的，这增加了除去的难度和代价。另外，考虑到环境条例随时间推移而变得更加严格使得溶剂处理的条例越来越多，需要用溶剂来除去的掩蔽剂仍然存在问题。其他组合物或者难以应用，或者难以除去，或者非常昂贵，等等。
从以上可以看出，需要一种容易被应用和除去的改良的掩蔽剂，其提供良好的表面保护且是经济的，并且它的使用带来很少的或没有环境影响。
发明概述
本发明提供改进的方法和组合物，其用于保护经受涂布操作例如涂漆的车辆(例如机动车辆)或其他表面，或者用于在组装操作期间保护制成品(article manufacture)的表面。在某些实施方式中，所述组合物包含增稠剂和pH控制剂。
定义
术语“水溶液”不必要求构成该溶液的成分实际在溶液相中(即，完全溶于水中)。因此术语“水溶液”包括含水混合物(aqueous mixtures)、含水悬浮体(aqueous suspensions)、水分散体，等等。
术语“掩蔽材料”和“掩蔽组合物”可互换使用，其用来指这样的组合物，即其可被应用到表面以保护该表面不被外涂(例如，用油漆外涂)且随后可从该表面除去(例如，通过用水洗涤/漂洗来除去)。
附图简述
[不适用]
详细描述
本发明提供用于保护经受涂布操作例如涂漆的车辆(例如机动车辆)或其他表面的改进的方法和组合物。此文中所述的组合物特别适合用在涂漆的汽车表面上。它们有效地保护该表面在涂布操作(例如涂漆操作)期间不受超范围喷涂，且容易被除去(例如通过水洗)并具有极低的VOC，并且不会损坏或以任何方式损伤下层表面。
例如，在一个实施方式中，可使用本发明的掩蔽组合物来掩蔽汽车的特定区域，或其他表面，以保护那些区域在喷漆橱中免受油漆超范围喷涂。在另一实施方式中，由于存在这种外涂层，可保护制成品(例如汽车仪表盘)不受机械冲击和/或磨损。
另外，人们通常还希望保护在其中进行外涂操作(例如，涂漆)的区域的表面。特别地，人们希望保护这种区域的(例如，喷漆橱)壁、地面和其他表面免受油漆超范围喷涂和喷溅。另外，人们还希望在外涂操作期间减少这种区域内的气载尘埃。
本发明提供了组合物和方法以满足这些需要。在优选的实施方式中，所述方法需要用此文所述的临时保护掩蔽组合物来涂布要保护的表面(例如，轿车或卡车的表面，或喷漆橱的壁和/或地面)。进行一种或多种涂布(例如涂漆)操作，和/或机械/搬运操作，当需要时，除去所述保护组合物(例如，通过简单的水洗来除去)。
当本发明的所述掩蔽组合物被应用到表面(例如，涂漆的汽车表面)上时，通常产生基本上连续的干燥膜，其充分地粘附在下层表面上。“基本上连续的膜”此文用来指一般没有小孔的膜(油、油漆、灰尘或其他物质可通过所述小孔到达下层表面)。而且，使用后可用水洗，或通过机械手段例如刷或剥，或通过这些方法的组合，所述材料可从所述要保护的表面上容易地除去。另外，因为所述材料是生物可分解的，其可被简单地处理(例如，冲进下水道)而不会有实质的环境影响。
当如此文所述的方法配制，所述掩蔽组合物有效地保护下层表面不受油漆喷涂、机械损伤，等等。发明人惊讶地发现，当如此文所述方法配制时，硅氧烷表面活性剂可被有效地用来改善所述掩蔽组合物(特别是在汽车的涂漆表面上)的润湿性而不妨碍涂漆或其他外涂操作，且不损伤或以其他方式损坏所述下层表面。甚至，发明人惊讶地发现，此文中所述的涂层完全适合涂漆的汽车表面。
本发明的一种优选的保护表面的方法包括将所述掩蔽组合物以基本上连续的膜的形式应用到要保护的表面上的步骤。所述组合物随后被干燥以形成涂层，其保护下层表面免受所述涂布操作(例如，油漆超范围喷涂)。当不再需要时，所述涂层随后可通过简单地用水洗涤而从所述表面除去。在一个特别优选的实施方式中，本发明的涂层被用来保护机动车辆的部件(例如汽车或汽车罩面层)，以及喷漆橱的壁和地面或其它在涂布(例如涂漆)操作中可能与超范围喷度接触的区域或结构。
在某些优选的实施方式中，所述掩蔽组合物包括成膜剂和基于硅氧烷的表面活性剂(siloxane-based surfactant)的水溶液，且任选地包括pH控制剂(pH调节剂)。所述组合物可另外包括一种或多种额外成分，包括但不限于，如此文所述的环糊精、额外的表面活性剂(例如非离子表面活性剂)、醇类、缓蚀剂、增塑剂、消泡剂、生物杀伤剂、染料/色料，等等。各种用于说明性制剂中的成分和范围显示在实施例中。
含水掩蔽组合物通过简单地混合各种成分而配制。要注意的是，当成分被称为“掩蔽组合物的X重量百分数活性组分”，是指在干燥前，在“最终”掩蔽组合物中的成分的活性组分的重量百分数。因此，例如，增稠剂的商业制剂EP-1是由约30重量百分数活性组分组成的。当所述掩蔽组合物包含4重量百分数的该制剂，则最终的活性组分重量百分数为1.2重量百分数(0.3 x 0.04＝0.012)。
I.成膜剂
本发明的掩蔽组合物通常使用成膜剂以在外涂操作期间在要保护的表面上形成干燥的基本上连续的膜。选择所述成膜剂以抵抗所述外涂材料(例如油漆)的渗透、以容易地被除去(例如，通过水洗)、以适应于所述下层表面(例如涂漆的汽车表面)，且优选地具有低VOC。在某些实施方式中，所述成膜剂包括脂肪族多羟基化合物例如聚乙烯醇。聚乙烯醇已广为本领域技术人员所知，其包括例如，分子量为约15000到约27000道尔顿的DuPont Corporation的EL VANOLTM 5105、分子量为约70000到100000道尔顿的DuPont Corporation的ELVANOLTM 5042、CELVOLTM聚乙烯醇(来自Celanese Chemicals，Inc.)，等等。在某些实施方式中，所述脂肪族多羟基化合物成分可含有两种或多种具有不同分子量范围的不同多羟基化合物。例如，DuPont Corporation的ELVANOLTM 5105(15,000到27,000道尔顿)和ELVANOLTM 5042(70,000到100,000道尔顿)在某些制剂中可被共同使用。在某些实施方式中，所述聚乙烯醇是CELVOLTM 205。
在某些实施方式中，替代聚乙烯醇或与聚乙烯醇一起，预期还可使用其他成膜剂。这样的成膜剂包括但不限于，淀粉、纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、褐藻胶、糊精、阿拉伯树胶、藻酸、纤维素胶(cellulose gum)，等等。
所述成膜剂通常占液体掩蔽材料的约1％到约50％(重量百分数)，优选约3％到约25％，更优选约5％到约15％或20％，且最优选约7％或10％到约12％或15％。在某些实施方式中，所述成膜剂占所述液体掩蔽材料的约11％(重量百分数活性组分)。
在某些实施方式中，所述成膜剂可任选地、另外地包括一种或多种增稠剂。增稠剂，特别是触变性(剪切稀化)增稠剂，可用作成膜剂，且当这样用时，其能够防止涂布材料(例如油漆)渗透到下层表面(例如车辆的表面)。
合适的增稠剂包括，但不限于中和的交联丙烯酸酯共聚物、中和的交联聚丙烯酸、中和的聚丙烯酸、褐藻胶、羧甲基纤维素、中和的聚甲基丙烯酸、中和的乙烯-丙烯酸共聚物、甲基纤维素、阿拉伯树胶、纤维素胶、中和的苯乙烯丙烯酸共聚物，和它们的组合。
在某些优选实施方式中，所述增稠剂包含B.F.Goodrich EP-1TM，和/或B.F.Goodrich Albucril ESP。
如果存在，所述增稠剂通常占含水掩蔽材料的约0.5到约10重量百分数活性组分，优选约1到约5重量百分数活性组分，更优选约1到约3重量百分数活性组分，且在某些实施方式中为约1.2重量百分数活性组分。
II.基于硅氧烷的表面活性剂
本发明的涂布组合物另外包括基于硅氧烷(硅酮)的表面活性剂。发明人惊讶地发现，硅表面活性剂，特别是用于水系统(aqueoussystems)的聚硅氧烷表面活性剂，非常适合本发明的所述掩蔽组合物，使下层表面(甚至是汽车的涂漆的表面)得到有效润湿，但是与主流观点相反，其不会损坏所述下层涂漆的表面或者被应用的外涂材料。
发明人还惊讶地发现，此文揭露的硅氧烷制剂，特别是当与表面活性剂/disbursant(例如，油醇乙氧基化物(例如，RhodasurfTM))结合使用时，在室温下(例如，65-70℉)具有一年或更长的贮存期限，优选至少两年，更优选至少3年，且最优选至少4或5年，乃至8或10年。
合适的基于硅氧烷的表面活性剂包括适合用于水系统的硅表面活性剂。这样的表面活性剂包括，但不限于硅酮聚氧化烯共聚物、有机硅氧烷-聚醚共聚物表面活性剂，等等。在某些实施方式中，优选的基于硅氧烷的表面活性剂包括可从BYK Chemie GmbH(WestGermany)获得的
表面活性剂。在某些优选实施方式中，所述基于硅氧烷的表面活性剂包括 347。其他硅表面活性剂可例如在Hill(1999)Silicon Surfactants，Marcel Decker，New York中被确定。
优选地，硅氧烷的存在量应足以让所述掩蔽材料润湿所述下层表面，且足以形成基本上连续的膜。在某些实施方式中，所述硅氧烷的范围为所述水掩蔽材料的约0.01％到约1％，优选约0.05％到约0.5％，且最优选约0.2％到约0.4％重量百分数。
III.环糊精
在某些实施方式中，所述掩蔽材料另外包括一种或多种水溶性环糊精。不受特定理论的约束，我们认为所述环糊精包裹所述硅氧烷，从而增强所述掩蔽材料的稳定性并增长所述掩蔽材料的贮存期限。
当存在时，所述环糊精通常占所述掩蔽组合物的约0.01到约20重量百分数，优选占所述掩蔽组合物的约0.1到约5或10重量百分数，最优选地占所述掩蔽组合物的约0.1到约1重量百分数。在某些实施方式中，所述环糊精占所述掩蔽组合物的约0.2重量百分数。
环糊精已广为本领域的技术人员所知且可从商业上获得。合适的环糊精包括，但不限于α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精，和各种改性的环糊精，优选α-环糊精。合适的环糊精包括，但不限于CAVITRONTM8000、CAVITRONTM 8200，等等(参见，例如Cargill，USA)。
IV.消泡剂
在某些实施方式中，本发明的掩蔽材料包括一种或多种消泡剂。所述消泡剂破碎泡沫，且防止会出现在涂层中的气泡(bubble patterns)转移到下层(例如，涂漆的)表面。另外，消泡剂有助于装载加压喷雾器、泵喷雾器或者任何其他存储和/或运输所述涂布组合物的容器。泡沫的减少使得容器能够被所述涂布组合物更完全地填充，且缩短了装载操作期间等待泡沫减少所花费的时间。
优选的消泡剂适合用于水系统，且通常包括主防沫剂，例如疏水二氧化硅、脂肪酰胺、烃蜡(hydrocarbon wax)、脂肪酸或脂肪酯(fattyester)。某些优选的消泡剂可包括，但不限于，组合的(combined)表面活性剂-消泡剂。各种消泡剂包括，但不限于 
和1和2辛醇。
在多种优选的实施方式中，所述消泡剂是基于硅的消泡剂(例如，
来自BYK Chemie GmbH(West Germany))。
在优选的实施方式中，当存在时，所述消泡剂的范围，以重量计，占所述含水掩蔽材料的多达约5％，优选约0.001％到约2％，更优选约0.001％到约1％，且最优选约0.3％。在一个实施方式中，所述消泡剂，以重量计，为所述掩蔽材料的约0.05％。
V.额外的表面活性剂
为了提供连续且平坦的膜，所述掩蔽组合物优选充分地润湿要保护的表面。但是，许多表面，特别是车身罩面层，本身是高度疏水的或者特意被处理(例如打蜡)以具有低表面自由能，以便水形成水珠。
在许多实施方式中，特别是当所述要保护/掩蔽的表面是干净的/清洁的时，不需要额外的表面活性剂(除硅氧烷之外)。但是，当下层表面较不干净/清洁时，可通过向所述掩蔽组合物中加入一种或多种额外的表面活性剂来帮助有效地掩蔽。
合适的表面活性剂包括，但不限于阴离子表面活性剂(例如，烷基硫酸盐(例如RHODAPONTM)、醚硫酸盐(例如RHODAPEXTM)、磺酸盐(例如RHODACALTM)、十二烷基苯磺酸盐、α-烯属磺酸盐、二苯基氧二磺酸盐、磷酸酯(例如RhodafacTM)、羧酸盐(例如MiranateTM)等)、阳离子表面活性剂(例如，咪唑啉(例如Miramine TM )、乙氧化胺(例如RhodameenTM)等)、非离子表面活性剂(例如壬基苯酚乙氧基化物(例如Igepal CO系列)、辛基苯酚乙氧基化物(例如Igepal CA系列)、非离子esthers(例如AlkamulsTM)、油醇乙氧基化物(例如RhodasurfTM)、乙氧基化硫醇(例如AlcodetTM)、封闭(capped)乙氧基化物(例如AntaroxTM)、嵌段聚合物等)，和两性表面活性剂(例如，咪唑啉衍生物(MiranolTM)、脂肪族胺衍生物(例如MirataineTM)等)。在某些优选的实施方式中，所述掩蔽组合物包括非离子烷基芳基表面活性剂，例如Triton CF-10和CF-12(Rohm & Haas，Philadelphia，Pennsylvania，U.S.A.)。Triton X-100也是合适的，且具有氟化烷基链的表面活性剂也是合适的，例如由Minnesota Mining and Manufacturing(St.Paul，Minnesota，U.S.A.)出售的“Fluorad”产品和由DuPont Company(Wilmington，Delaware，U.S.A.)出售的“Zonyl”产品。另外，许多实施方式包括聚乙氧基加合物或改性的聚乙氧基化物，例如由Union Carbide(Danbury，Connecticut，U.S.A.)出售的Triton DF-12和DF-16。其他表面活性剂包括壬基苯氧基聚乙醇(例如由GAF制造的IGEPAL CO-660)、聚氧化烯基二醇(例如由Mazer Chemicals制造的Macol 18和19)、基于炔属二醇的表面活性剂(例如由Air Products制造的Surfynol 104A)，等等。
所述表面活性剂在所述掩蔽组合物中的一个作用是便于所述掩蔽组合物润湿底层(下层表面)，从而导致形成连续膜。在某些实施方式中，可使用很少或不使用表面活性剂即可获得充分连续的保护膜，只要下层表面足够的清洁和/或所述掩蔽组合物含有很高的固体含量(例如，高浓度的增稠剂)。含高固体浓度的膜通常非常粘滞，因而很难应用，特别是很难通过喷雾应用。使用表面活性剂或其他润湿剂是优选的，因为含有表面活性剂的涂层在多种应用方法甚至在固体含量很低的情况中也显示出较好的成膜性。
在某些实施方式中，所述掩蔽组合物的润湿性可通过以下方法来改善：通过添加特定表面活性剂组合物，和/或通过添加各种水溶性醇类例如丙醇、甲醇或异丙醇，或通过添加脂肪族多元醇例如水溶性醇类直到辛醇。在特别优选的实施方式中，在本发明的所述掩蔽组合物中使用表面活性剂。
用于本发明所述的掩蔽组合物中的某些优选表面活性剂，应将掩蔽组合物的表面张力减小到足够低的值，以便涂铺平坦的、没有小孔的膜。在某些实施方式中，所述表面活性剂将使所述掩蔽组合物的表面张力减小到最多约每厘米25达因，且更优选减小到最多约20达因/cm。为避免形成小孔，所述表面活性剂不应起泡。
另外，优选选择可用于各种表面的表面活性剂，例如那些含有硅酮、丙烯酸蜡、
蜡、透明涂层、天然蜡和烃蜡等的表面。进一步优选的表面活性剂将是相对便宜的，提供的产品在要保护的表面上不会产生污渍、形成条纹或形成边框(frame)(即，在边缘例如装饰线条和/或镶边装饰处蒸发较快)。最后，所述表面活性剂优选为水溶性的，并在其它方面与所述掩蔽组合物的其他成分相适应，以便所述组合物在干燥时不会分离和留下小孔。
因为许多要保护的表面将具有异乎寻常低的表面自由能，所以在许多实施方式中，选择能够显著降低掩蔽组合物的表面张力和界面张力的表面活性剂。具有很低表面张力的组合物也往往在涂层中产生较少的小孔。所以，任何已知种类的很低表面张力的表面活性剂都优选用于本发明的某些实施方式中。
一类这样的表面活性剂为含有氟化烷基链的烷氧基化物。其他含有氟化烷基链的官能衍生物(functional derivatives)(例如，酯、磺酸盐、羧酸盐、铵化合物等)也往往产生低表面张力水溶液。通常，用氟原子取代烷基上的氢，导致产生具有异乎寻常低的表面张力的表面活性剂。以上提及的“Fluorads”和“Zonyls”就是具有氟化烷基链的表面活性剂的例子。
一种这样的表面活性剂包括约0.06％ FLUORADTM FC 171、约0.04％ Fluorad FC 430和约1.0％ TRITONTM DF-16或ACRYSOLTM 75。另一种优选的配方包括约0.5％磺酸化表面活性剂(BIOSOFTTM N-300)和约0.03％ Fluorad FC 171和约0.02％ FLUORADTM FC 430。在另一个特别优选的用于涂漆的汽车表面上的实施方式中，所述表面活性剂是磺酸化表面活性剂(例如Stephan BIOSOFTTM N300)和非离子表面活性剂(例如油醇乙氧基化物，例如RHODASURFTMDA630)的组合。
已发现，在某些特别优选的实施方式中，所述表面活性剂包括一种或多种非离子表面活性剂。某些优选的表面活性剂包括醇乙氧基化物(例如TOMADOLTM 91-6)。优选的表面活性剂包括TOMADOLTM91-6和TRITONTM DF-16。在一个优选的实施方式中，所述额外的表面活性剂为DYNOLTM 604，为低泡非离子表面活性剂。
通常所述表面活性剂以能有效地产生涂层的量存在，该涂层以汽车涂漆表面的基本上连续的膜平滑地(smoothly)展开(lay out)。在某些实施方式中，优选的掩蔽组合物包括达到5％的表面活性剂，优选达到约3％的表面活性剂，更优选达到约1％的表面活性剂，且最优选达到约0.5％或0.3％的表面活性剂。
VI.增塑剂
在各种实施方式中，本发明所述掩蔽材料另外包括一种或多种增塑剂，以提供韧性和挠性，特别是为防止在干燥和后续工序期间膜的破裂。合适的增塑剂已广为本领域的技术人员所知，其包括但不限于，甘油、山梨糖醇、糖(例如葡萄糖、蔗糖、果糖、右旋糖等)、尿素、三甘醇、聚乙二醇和其他水溶性增塑剂。这些增塑剂可单独使用，或者彼此组合使用。增塑剂的一种优选的组合为尿素与甘油或甘油衍生物的组合，所述甘油衍生物例如甘油一硬脂酸酯或甘油一油酸酯。另一种特别优选的组合为甘油与山梨糖醇的组合。
在某些实施方式中，山梨糖醇、尿素和甘油是最优选的增塑剂。当以总涂布组合物的百分数表示时，使用尿素作为增塑剂的涂层优选包括约4％到约12％的尿素，更优选约6％到约12％的尿素且最优选约7％到约12％的尿素，而使用甘油和/或山梨糖醇作为增塑剂的涂层优选包括约0.8％到约30％的甘油和/或山梨糖醇，更优选约4％到约16％的甘油和/或山梨糖醇，且最优选约5％到约10％的甘油和/或山梨糖醇。
为了防止破裂，本发明的强制干燥的涂层可能需要比简单风干的涂层更高的增塑剂浓度。所以，简单风干的涂层含有增塑剂的浓度可接近于以上提供范围的较低端值。所以，风干的涂层含有约4％(占糊精的10％(以重量计))的尿素或0.8％(占糊精的2％(以重量计))的甘油。相反，强制干燥的涂层优选含有更高浓度的增塑剂。所以，所述强制干燥的涂层可含有约7.2％(占糊精的18％(以重量计))的尿素或约2％(占糊精的5％(以重量计))的甘油。当然，含有更高含量增塑剂的涂层也可被风干。另外，含有较低含量增塑剂的涂层经常可被成功地强制干燥。
VII.pH控制剂
在某些实施方式中，本发明所述的掩蔽组合物另外，和任选地包括pH控制剂。合适的pH控制剂包括基本上任何可用来调节所述掩蔽组合物的pH而不损坏所述掩蔽组合物应用的表面的物质。所述pH控制剂可为缓冲液，和/或强酸或弱酸，和/或强碱或弱碱。
在某些优选的实施方式中，所述pH控制剂是碱性pH控制剂且被用来将所述掩蔽组合物的pH调节在约pH7到约pH9.8的范围，优选地约pH7.5到约pH9.5，更优选地约pH8.5到约pH9.5。在某些实施方式中，所述pH被调节至pH9.5.
在某些实施方式中，所述pH控制剂包括一种或多种碱，所述碱包括，但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、胺和碳酸氢钠。
VIII.快速腐蚀抑制剂(flash corrosion inhibitor)
本发明的所述掩蔽组合物可任选地包括一种或多种“快速腐蚀抑 制剂”(“快速锈抑制剂”)。与水系统相适应的快速腐蚀抑制剂已广为本领域技术人员所知。这些抑制剂包括，但不限于苯甲酸铵、ADD Ferrocor快速腐蚀抑制剂、M-435、M-240、烷基链烷醇胺(例如，MORLEXTM)，等等。在某些实施方式中，所述快速腐蚀抑制剂包括苯甲酸铵。
当存在时，通常所述快速腐蚀抑制剂的范围在所述掩蔽组合物中为约0到约0.5重量百分数活性组分，优选约0.1到约0.2重量百分数活性组分。
IX.防腐剂/生物杀伤剂
在某些情况下，本发明的所述掩蔽组合物的成分可帮助微生物例如细菌、真菌等的生长。所以，在某些实施方式中，为了增长保存期限，需要包含防腐剂。此文中所用的术语“防腐剂”是指显示出抗微生物性质特别是杀菌性质的物质，且优选地也显示出杀真菌性质。防腐剂已广为本领域技术人员所知，其包括但不限于，抗菌剂、抗真菌剂、抑菌剂、抑真菌剂和酶抑制剂。合适的防腐剂包括，但不限于苯甲酸、山梨酸或它们的盐，乙基汞硫代水杨酸钠(或硫柳汞)、乙酸苯汞、硝酸苯汞、清洁剂(例如苯扎氯铵(benzalkonium chloride))和叠氮化钠。优选的防腐剂是对高等动物(例如哺乳动物)相对或完全无毒的，所以通常用于食品和药品中的防腐剂是合适的。这样的防腐剂包括，但不限于乙醇、葡萄糖酸氯己定(chlorhexidine gluconate)、山梨酸和苯甲酸和它们的盐，等等。其他优选的防腐剂包括KATHONTM LX(RohmHaas，Inc.)和BTC 2125(Stephan Chemical Co.，Inc.)。
当存在时，所述防腐剂通常的范围为约0重量百分数到约0.2重量百分数，优选约0.01重量百分数到约0.005重量百分数。
X.染料/着色剂
所述组合物可另外包括染料或着色剂、香料，等等。在某些实施方式中，该染料在所述掩蔽组合物中的范围为约0到约0.05重量百分数活性组分，优选约0.001到约0.02重量百分数活性组分。在某些实施方式中，所述着色剂(色料)为Azo Rubin，其占所述掩蔽材料的约0.0015重量百分数。
XI.粘度控制剂
本发明所述掩蔽组合物可任选地包含一种或多种粘度控制剂。所述粘度控制剂通常被选择用来调节粘度以用于特定的应用方法(例如，刷涂法、刮片法、喷涂法等)。粘度控制剂已广为本领域的技术人员所知。
在某些实施方式中，盐提供有效的粘度控制剂，且可有效地用来“稀化”用于本发明组合物中的增稠剂。
合适的盐包括，但不限于，硫酸盐(例如，硫酸钠、硫酸钾等)、氯化物(例如氯化钠、氯化钾)、溴化物(例如溴化钠、溴化钾)，等等。在某些实施方式中，所述盐为硫酸钠。
当存在时，所述盐通常为所述掩蔽组合物的约0到约2重量百分数活性组分，优选约0.1到约1重量百分数活性组分，且更优选约0.1到约0.5重量百分数活性组分。
XII.湿润剂
本发明所述掩蔽组合物可任选地包括一种或多种湿润剂。湿润剂已广为本领域技术人员所知。某些优选的湿润剂包括二醇(例如聚乙二醇400)，等等。
某些其他湿润剂比传统湿润剂更环保。所以，例如，湿润剂GRB2是与低分子量多元醇混合的非离子分散剂的80％水溶液，其为淡黄色且含有最小量的VOC。
当存在时，湿润剂在所述掩蔽组合物中的范围为约0到约5重量百分数活性组分，优选约0.01到约1或2重量百分数活性组分，更优选约0.1到约0.5重量百分数活性组分。
XII.醇
在某些实施方式中，本发明所述掩蔽组合物任选地包括水溶性醇。所述醇可作为干燥剂以加速膜的干燥，可作为湿润剂，且可作为生物杀伤剂/防腐剂。
合适的醇类包括，但不限于各种直链醇类(例如丙醇、甲醇、乙醇等)和/或各种脂肪族多元醇，例如水溶性醇类直到辛醇。当存在时，所述醇类通常为所述掩蔽组合物的约0到约20重量百分数活性组分，优选约0.1到约10重量百分数活性组分，更优选约0.2到约5重量百分数活性组分，且最优选约3到约4重量百分数活性组分。
实施例
以下实施例被提供用来举例说明，并非用来限制所要求保护的发明。
实施例1
为了生产本发明的各种表面保护涂层，在室温和大气压下通过缓慢搅拌来混合成分(如表1和表2所示)以形成各种表面保护掩蔽组合物。随后通过添加氢氧化钠来将该均匀的掩蔽组合物调节至pH8.5-9.5。
表1 掩蔽组合物的一个示例性配方
| 成分 | 示例性种类 | 固体活性组分百分数 | 占每个单位的百分数 |
| 水 | 去离子水 | 87.2785％ | |
| 成膜剂 | Celanese ChemicalsCevol 205 PVA | 100.00 | 11.0000％ |
| 增塑剂 | 甘油 | 100.00 | 1.0000％ |
| 快速腐蚀抑制剂 | 苯甲酸铵 | 100.00 | 0.0100％ |
| 用于水系统的硅氧烷表面活性剂 | BYK chemie，BYK347 | 100.00 | 0.2000％ |
| 硅氧烷消泡剂 | BYK chemie，BYK024 | 96.00 | 0.2000％ |
| 低泡非离子湿润剂(表面活性剂) | Air Product，Dynol604 | 100.00 | 0.0500％ |
| 生物杀伤剂 | Rohm and HaasKathon LX 14 | 14.00 | 0.0100％ |
| 色料 | Azo Rubin | 100.00 | 0.0015％ |
| pH调节剂 | 氢氧化铵 | 目标pH9.5 | 0.2500％ |
| 总固体 | 100.0000％ |
表2 包含环糊精的掩蔽材料的一个示例性配方
| 成分 | 示例性种类 | 固体活性组分百分数 | 占每个单位的百分数 |
| 水 | 去离子水 | 87.2285％ | |
| 成膜剂 | Celanese ChemicalsCevol 205 PVA | 100.00 | 11.0000％ |
| 增塑剂 | 甘油 | 100.00 | 1.0000％ |
| 快速腐蚀抑制剂 | 苯甲酸铵 | 100.00 | 0.0100％ |
| 环糊精 | Gargill，Cavitron 84000γ-环糊精 | 100.00 | 0.2000％ |
| 用于水系统的硅氧烷表面活性剂 | BYK chemie，BYK 347 | 100.00 | 0.2000％ |
| 硅氧烷消泡剂 | BYK chemie，BYK 024 | 96.00 | 0.0500％ |
| 低泡非离子湿润剂(表面活性剂) | Air ProductDynol 604 | 100.00 | 0.0500％ |
| 生物杀伤剂 | Rohm and HaasKathon LX 14 | 14.00 | 0.0100％ |
| 色料 | Azo Rubin | 100.00 | 0.0015％ |
| pH调节剂 | 氢氧化铵 | 目标pH9.5 | 0.2500％ |
| 总批量规模以加仑计 | |||
| 总固体 | 100.0000％ |
表3 一个示例性的长贮存期限配方
| 功能 | 成分 | 固体百分数 | 占每个单位的百分数 |
| 成膜剂 | Celanese，Celvol 205聚乙烯醇成膜剂 | 100.00 | 5.0000％ |
| 增稠剂 | 黄原酸胶增稠剂CP Kelco，Kelzan | 100.00 | 0.4000％ |
| 生物杀伤剂 | Arch生物杀伤剂(ArchBiocide)，Proxel GXL | 14.00 | 0.0300％ |
| 湿润剂 | 甘油 | 100.00 | 0.7500％ |
| 表面活性剂 | BYK Chemie，BYK347 | 100.00 | 0.2000％ |
| 表面活性剂 | Rhodia，Rhodasurf TDA8.5(十三烷醇乙氧基化物) | 100.00 | 0.3000％ |
| 颜料 | 色素，Azo Rubin | 100.00 | 0.0015％ |
| 防腐剂 | 苯甲酸铵 | 100.00 | 0.0100％ |
| pH调节剂 | 氢氧化铵 | 30.00 | 0.1200％ |
| 溶剂 | 去离子水 | 0.00 | 93.1885％ |
| 总固体 | 100.0000％ |
要理解的是，此文描述的实施例和实施方式只是用于示例性的目的，根据本发明所作出的各种修饰或改动已暗示给本领域的技术人员且被包括在本申请的精神和范围内以及所附权利要求的范围内。为所有目的，此文所引用的所有出版物、专利和专利申请都通过引用全部合并到此文中。
Claims (73)
1.一种在涂布操作中临时保护表面的方法，所述方法包括：
a)将掩蔽材料应用到所述表面，所述应用导致产生所述掩蔽材料的干燥的、基本上连续的膜，所述掩蔽材料在干燥前包括以下物质的含水混合物：
i)成膜剂，其含量范围为约0.15到约25重量百分数活性组分；
ii)基于硅氧烷的表面活性剂，其浓度足够让所述掩蔽材料润湿所述表面；和
iii)非硅氧烷表面活性剂；
其中所述掩蔽材料在室温下的贮存期限长于约1年；
b)用外涂化合物涂布所述表面的全部或部分，所述掩蔽材料防止所述涂布化合物接触所述表面；和
c)从所述表面除去所述掩蔽材料，从而应用到覆盖有所述掩蔽材料的表面上的涂布化合物与所述掩蔽材料一起被除去。
2.权利要求1所述的方法，其中所述掩蔽材料的贮存期限长于两年。
3.权利要求1所述的方法，其中所述成膜剂为脂肪族多羟基化合物。
4.权利要求1所述的方法，其中所述成膜剂为聚乙烯醇。
5.权利要求4所述的方法，其中所述成膜剂的范围为所述掩蔽材料的约1％到约25％重量百分数。
6.权利要求4所述的方法，其中所述成膜剂的范围为所述掩蔽材料的约3％到约10％重量百分数。
7.权利要求1所述的方法，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括醇乙氧基化物。
8.权利要求7所述的方法，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括油醇乙氧基化物。
9.权利要求1所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括增稠剂。
10.权利要求9所述的方法，其中所述增稠剂为黄原酸胶增稠剂。
11.权利要求9所述的方法，其中所述增稠剂的范围为约0.1到约1％重量百分数活性组分。
12.权利要求9所述的方法，其中所述增稠剂的含量为约0.4％重量百分数。
13.权利要求1或9的任何一项所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括增塑剂或湿润剂。
14.权利要求13所述的方法，其中所述增塑剂为单糖。
15.权利要求13所述的方法，其中所述增塑剂选自葡萄糖、蔗糖和果糖。
16.权利要求13所述的方法，其中所述增塑剂选自山梨糖醇、甘油、蔗糖、尿素、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油和丙三醇。
17.权利要求16所述的方法，其中所述增塑剂的含量范围为所述掩蔽材料的约0.2到约12重量百分数。
18.权利要求1或9的任何一项所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括非离子表面活性剂。
19.权利要求18所述的方法，其中所述非离子表面活性剂为醇乙氧基化物。
20.权利要求18所述的方法，其中所述非离子表面活性剂为十三烷醇乙氧基化物。
21.权利要求18所述的方法，其中所述非离子表面活性剂的含量为所述掩蔽材料的约0.01％到约3％重量百分数。
22.权利要求1或9的任何一项所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括pH调节剂。
23.权利要求22所述的方法，其中所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至碱性pH。
24.权利要求22所述的方法，其中所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至约pH 9.5。
25.权利要求22所述的方法，其中所述pH调节剂包括选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、胺和碳酸氢钠的碱。
26.权利要求1或9的任何一项所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括色料和/或生物杀伤剂。
27.权利要求1所述的方法，其中：
所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)；且
所述非硅氧烷表面活性剂包括醇乙氧基化物。
28.权利要求27所述的方法，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括十三烷醇乙氧基化物。
29.权利要求1所述的方法，其中：
所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)；
所述掩蔽材料还包括增稠剂；
所述掩蔽材料还包括湿润剂；
所述掩蔽材料还包括pH调节剂；且
所述掩蔽材料还包括非硅氧烷表面活性剂。
30.权利要求29所述的方法，其中所述掩蔽材料还包括：
生物杀伤剂；和
色料。
31.权利要求29所述的方法，其中：
所述成膜剂的含量为所述掩蔽材料的约5％重量百分数；
所述增稠剂的含量为所述掩蔽材料的约0.4％重量百分数；
所述湿润剂的含量为所述掩蔽材料的约0.75％重量百分数；且
所述pH调节剂是碱。
32.权利要求1所述的方法，其中所述外涂化合物为油漆。
33.权利要求1所述的方法，其中所述表面是车辆的表面。
34.权利要求1所述的方法，其中所述表面是汽车的表面。
35.权利要求1所述的方法，其中所述表面包括车辆涂漆的表面。
36.权利要求1所述的方法，其中所述表面包括汽车涂漆的表面。
37.权利要求1所述的方法，其中所述表面包括车辆的保险杆或镶边装饰。
38.一种用于在涂布程序期间临时保护表面的掩蔽组合物，所述掩蔽组合物包括以下物质的水溶液：
成膜剂，其含量为约0.15到约25重量百分数活性组分；
基于硅氧烷的表面活性剂，其浓度足够让所述掩蔽材料润湿汽车的涂漆的表面；和
非硅氧烷表面活性剂；
其中所述掩蔽材料在室温下的贮存期限长于约1年。
39.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽组合物在室温下的贮存期限长于约两年。
40.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括醇乙氧基化物。
41.权利要求40所述的掩蔽组合物，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括油醇乙氧基化物。
42.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中所述成膜剂为脂肪族多羟基化合物。
43.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中所述成膜剂为聚乙烯醇。
44.权利要求43所述的掩蔽组合物，其中所述成膜剂的范围为所述掩蔽材料的约1％到约25％重量百分数。
45.权利要求43所述的掩蔽组合物，其中所述成膜剂的范围为所述掩蔽材料的约3％到约10％重量百分数。
46.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽材料还包括增稠剂。
47.权利要求46所述的掩蔽组合物，其中所述增稠剂为黄原酸胶增稠剂。
48.权利要求46所述的掩蔽组合物，其中所述增稠剂的范围为约0.1到约1％重量百分数活性组分。
49.权利要求46所述的掩蔽组合物，其中所述增稠剂的含量为约0.4％重量百分数。
50.权利要求38或46的任何一项所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽材料还包括增塑剂或湿润剂。
51.权利要求50所述的掩蔽组合物，其中所述增塑剂为单糖。
52.权利要求50所述的掩蔽组合物，其中所述增塑剂选自葡萄糖、蔗糖和果糖。
53.权利要求50所述的掩蔽组合物，其中所述增塑剂选自山梨糖醇、甘油、蔗糖、尿素、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油和丙三醇。
54.权利要求53所述的掩蔽组合物，其中所述增塑剂的含量为所述掩蔽材料的约0.2到约12重量百分数。
55.权利要求38或46的任何一项所述的掩蔽组合物，其中所述非硅氧烷表面活性剂是非离子表面活性剂。
56.权利要求55所述的掩蔽组合物，其中所述非离子表面活性剂的含量为所述掩蔽材料的约0.01％到约3％重量百分数。
57.权利要求38或46的任何一项所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽材料还包括pH调节剂。
58.权利要求57所述的掩蔽组合物，其中所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至碱性pH。
59.权利要求57所述的掩蔽组合物，其中所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至约pH 9.5。
60.权利要求57所述的掩蔽组合物，其中所述pH调节剂包括选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、胺和碳酸氢钠的碱。
61.权利要求38或46的任何一项所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽材料还包括色料和/或生物杀伤剂。
62.权利要求1所述的方法，其中：
所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)；且
所述非硅氧烷表面活性剂包括非离子表面活性剂。
63.权利要求27所述的方法，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括醇乙氧基化物。
64.权利要求27所述的方法，其中所述非硅氧烷表面活性剂包括十三烷醇乙氧基化物。
65.权利要求38所述的掩蔽组合物，其中：
所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)；
所述掩蔽材料还包括增稠剂；
所述掩蔽材料还包括湿润剂；
所述掩蔽材料还包括pH调节剂；且
所述掩蔽材料还包括非硅氧烷表面活性剂。
66.权利要求35所述的掩蔽组合物，其中所述掩蔽材料还包括：
生物杀伤剂；和
色料。
67.权利要求65所述的掩蔽组合物，其中：
所述成膜剂的含量为所述掩蔽材料的约5％重量百分数；
所述增稠剂的含量为所述掩蔽材料的约0.4％重量百分数；
所述润湿剂的含量为所述掩蔽材料的约0.75％重量百分数；且
所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至碱性pH。
68.权利要求67所述的组合物，其中所述pH调节剂将所述组合物的pH调节至约pH 9.5。
69.权利要求67所述的组合物，其中所述pH调节剂包括选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、胺和碳酸氢钠的碱。
70.一种用于临时保护表面的材料包，所述材料包包括：
容纳根据权利要求38到69的任何一项的掩蔽材料的容器；和
教导如何在外涂操作期间或机械操作期间使用所述掩蔽组合物来临时保护表面的说明性材料。
71.广告材料，其包括音频或视听介绍，教导如何在涂漆操作中使用容纳有根据权利要求38到69中的任何一项的掩蔽材料的容器。
72.权利要求71所述的广告材料，其中所述音频或视听介绍包括媒介。
73.一种包括一个或多个涂布有掩蔽组合物的表面的制成品，所述组合物在干燥之前为根据权利要求38到69中的任何一项的掩蔽组合物。
74.权利要求73所述的制成品，其中所述制成品为汽车或汽车的部件。
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