CN115715312A - 逆反射涂层组合物、由其形成的涂层以及形成此类涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种逆反射粉末涂层组合物,其包括:(a)包括成膜树脂的粘合剂;和(b)多个颗粒,其中所述颗粒的至少一部分包括至少部分地涂覆有金属材料的颗粒。在添加所述多个颗粒之前,所述涂层组合物的玻璃板流动为40mm或更小,和/或所述颗粒的至少一部分进一步涂覆有降低所述颗粒表面能的附加材料。还公开了一种形成涂层的方法。
Description
技术领域
本发明涉及逆反射涂层组合物、至少部分地涂覆有此类组合物的基材以及形成涂层的方法。
背景技术
将逆反射涂层施涂到基材上,使得基材在低光条件下更可见。特别地,当施涂到基材的表面上时,逆反射涂层将入射光反射回光源的方向,使得基材对于观察基材的人来说更可见。因为逆反射涂层提高了物体在弱光条件下(例如在夜间)的可见度,所以这些涂层通常施涂到交通标志、道路标记、自行车、汽车组件等上,以将迎面而来车辆的前灯的入射光反射回驾驶员,从而提高涂覆组价的可见度。
在开发提供所需逆反射特性的逆反射涂层方面已经付出了相当大的努力。然而,虽然已经开发了各种逆反射涂层,但是仍然需要坚固且易于使用的逆反射粉末涂层。因此,期望提供坚固且易于使用的逆反射粉末涂层。
发明内容
本发明涉及一种逆反射粉末涂层组合物,其包含:(a)包含成膜树脂的粘合剂;以及(b)多个颗粒,其中所述颗粒的至少一部分包含至少部分地涂覆有金属材料的颗粒。在添加多个颗粒之前,涂层组合物的玻璃板流动为40mm或更小,和/或颗粒的至少一部分进一步涂覆有降低颗粒表面能的附加材料。
本发明还包括至少部分地涂覆有由逆反射涂层组合物形成的涂层的基材。
本发明还涉及一种在基材的至少一部分上形成涂层的方法,其包含:(a)施涂前述的涂层组合物,使得在步骤(a)期间将粘合剂和多个颗粒一起施涂到基材上;和(b)在步骤(a)之后固化涂层组合物以形成涂层。根据ASTM E1709-08在0.2°的观察角和-4°的入射角下,涂层表现出至少3.5cd/fc/ft2的逆反射系数(RA)。
具体实施方式
出于以下详细描述的目的,应当理解,本发明可采取各种替代变化和步骤顺序,除非明确指出相反的情况。此外,除了在任何操作实例中,或在另外指明的情况下,在说明书和权利要求书中使用的表示例如成分的量的所有数字应理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此,除非有相反的指示,否则在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值,其可取决于本发明获得的期望特性而变化。至少,并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围,每个数值参数应至少根据所报道的有效数字的数目并通过应用普通的舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值,但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而,任何数值都固有地含有一定的误差,这些误差必然是由其各自测试测量中发现的标准变化引起的。
此外,应当理解,本文所述的任何数值范围旨在包括其中包括的所有子范围。例如,“1至10”的范围旨在包括所列举的最小值1和所列举的最大值10之间(并且包括)的所有子范围,即,具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
在本申请中,单数的使用包括复数,并且复数涵盖单数,除非另有具体说明。此外,在本申请中,“或”的使用意指“和/或”,除非另有明确说明,即使“和/或”可能在某些情况下明确使用。进一步地,在本申请中,使用“一个(a/an)”意指“至少一个”,除非另有明确说明。例如,“一种”成膜树脂、“一种”颗粒等是指任何这些项目中的一种或多种。
如上所述,本发明涉及一种逆反射粉末涂层组合物。如本文所用,术语“逆反射”是指组件或材料将入射光沿光源方向反射回去的能力。进一步地,“粉末涂层组合物”是指以与液体形式相反的固体颗粒物形式体现的涂层组合物。粉末涂层组合物可以包含自由流动的固体颗粒物粉末涂层组合物。如本文所用,关于固体颗粒物粉末涂层组合物的术语“自由流动”是指在单个颗粒之间具有最小结块或聚集的固体颗粒物粉末组合物。
本发明的粉末涂层组合物包括粘合剂。如本文所用,“粘合剂”是指在施涂到基材的可固化涂层组合物固化时将所有组分保持在一起的主要组成材料。粘合剂包括一种或多种,如两种或更多种成膜树脂。如本文所用,“成膜树脂”是指在去除存在于组合物中的任何稀释剂或载体时或在固化时可以在基材的至少水平表面上形成自支撑连续薄膜的树脂。进一步地,如本文所用,术语“树脂”可与“聚合物”互换使用,并且术语聚合物是指低聚物和均聚物(例如,由单一单体种类制备)、共聚物(例如,由至少两种单体种类制备)、三元共聚物(例如,由至少三种单体种类制备)和接枝聚合物。
本发明使用的粉末涂层组合物可以包括本领域已知的各种热固性粉末涂层组合物。如本文所用,术语“热固性”是指在固化或交联时不可逆地“凝固”的组合物,其中聚合物组分的聚合物链通过共价键连接在一起。该特性通常与组合物组分的交联反应有关,该交联反应通常例如通过热或辐射诱导。一旦固化,热固性树脂在施涂热时不会熔融并且不溶于溶剂。
与本发明一起使用的粉末涂层组合物还可以包括热塑性粉末涂层组合物。如本文所用,术语“热塑性”是指包括未通过共价键接合的聚合物组分的组合物,并且因此可以在加热时经历液体流动。
合适的成膜树脂的非限制性实例包括(甲基)丙烯酸酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚硅氧烷、环氧树脂、乙烯基树脂、其共聚物及其组合。如本文所用,“(甲基)丙烯酸酯”和类似术语是指丙烯酸酯和对应的甲基丙烯酸酯。进一步地,成膜树脂可以具有多种官能团中的任一种,包括但不限于羧酸基团、胺基基团、环氧基基团、羟基基团、硫醇基团、氨基甲酸酯基团、酰胺基基团、脲基基团、异氰酸酯基团(包括封端异氰酸酯基团)及其组合。
热固性涂层组合物通常包含交联剂,该交联剂可选自本领域已知的与粉末涂层组合物中使用的一种或多种成膜树脂的官能团反应的任何交联剂。因此,粘合剂还可包括交联剂。如本文所用,术语“交联剂”是指包含两个或更多个官能团的分子,该官能团与其它官能团具反应性并且能够通过化学键连接两个或更多个单体或聚合物。替代地,形成粉末涂层组合物的粘合剂的成膜树脂可以具有与其自身具反应性的官能团;以这种方式,此类树脂是自交联的。
交联剂的非限制性实例包括酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯、β-羟基(烷基)酰胺、烷基化氨基甲酸酯、(甲基)丙烯酸酯、异氰酸酯、封端异氰酸酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、多元酸、酸酐、有机金属酸官能材料、聚胺、聚酰胺、氨基塑料、碳二亚胺、噁唑啉及其组合。封端异氰酸酯交联剂可包含内部封端异氰酸酯(例如脲二酮)。封端异氰酸酯可包含用外部封端剂封端的异氰酸酯。
应当理解,粘合剂可以包含各种类型的成膜树脂和任选的交联剂,其包括前述的任何成膜树脂和任选的交联剂。例如,成膜树脂可以包含羧酸官能聚酯,并且交联剂可以包含环氧官能加成聚合物。例如,成膜树脂可以包含羟基官能聚酯,并且交联剂可以包含封端异氰酸酯(因此通过交联反应形成聚氨酯聚合物)。例如,成膜树脂可以包含聚酯聚合物,并且交联剂可以包含异氰尿酸三缩水甘油酯交联剂、羟基烷基酰胺交联剂(例如,β-羟基(烷基)酰胺交联剂)、缩水甘油基官能丙烯酸共聚物交联剂或其组合。例如,成膜树脂可包含环氧树脂、聚酯和环氧共混物(例如,包含聚酯聚合物和单独的环氧聚合物两者,如与单独的环氧聚合物具反应性的羧酸官能聚酯)、含氟聚合物、含有有机硅的聚合物或其组合,并且可以包含与成膜树脂具反应性的合适的交联剂。例如,成膜树脂可以包含环氧官能树脂和酚类交联剂。
如本文所用,“加成聚合物”是指至少部分地衍生自烯键式不饱和单体的聚合物。术语“烯键式不饱和的”是指具有至少一个碳-碳双键的基团。烯键式不饱和基团的非限制性实例包括但不限于(甲基)丙烯酸酯基团、乙烯基基团、其它烯烃及其组合。
按涂层组合物的总固体重量计,粘合剂可以占涂层组合物的至少10重量%、至少20重量%或至少30重量%。按涂层组合物的总固体重量计,粘合剂还可以占涂层组合物的70重量%或更少、60重量%或更少或50重量%或更少。按涂层组合物的总固体重量计,粘合剂可以占涂层组合物的例如10重量%至70重量%、或20重量%至60重量%、或30重量%至50重量%范围内的量。
逆反射粉末涂层组合物进一步包含与粘合剂混合的多个颗粒。至少一些颗粒提供逆反射特性。即,至少一些颗粒将入射光沿光源分布入射光的方向反射回去。
与提供逆反射特性的粉末涂层组合物的粘合剂混合的颗粒可以包含玻璃颗粒,如玻璃微球。玻璃颗粒可至少部分地涂覆有金属材料。玻璃颗粒的非限制性实例包括钛酸钡玻璃颗粒、钠钙玻璃颗粒及其组合。其它非限制性实例包括至少部分地由其它类型的透明玻璃和/或二氧化硅制成的颗粒。
选择颗粒使得至少一些颗粒至少部分地涂覆有金属材料以提供所需的逆反射特性。用于涂覆颗粒的金属材料的非限制性实例是铝。例如,金属材料可以半球状地涂覆在颗粒上。即,金属材料可以涂覆在颗粒的至少一半而不是整个表面上。例如,颗粒可以包含半球状地涂覆有铝的颗粒。
可以理解,多个颗粒可以包含不同类型颗粒的混合物,如不同类型的玻璃颗粒。例如,多个颗粒可以包含至少部分地涂覆有金属材料(例如铝)的钛酸钡玻璃颗粒和钠钙玻璃颗粒的组合。
也可以用降低颗粒表面能的附加材料处理颗粒。例如,前述的涂覆有金属材料的颗粒可以进一步涂覆有附加材料,该附加材料将表面能降低到低于固化过程中处于熔融状态的粘合剂材料(如成膜树脂和/或任选的交联剂)的表面张力,并且任选地低于涂层组合物中可能存在的其它组分的表面能和/或表面张力。
如本文所用,“表面张力”是指等于使液体表面膨胀所需的每单位面积的力的量的物理特性。虽然表面能在数值上等同于液体表面张力,但它用于描述固体。附加材料是否降低颗粒的表面能可以通过使用克吕士(Kruss)DSA100分析仪根据ASTM D7490-13测量表面能来测定。
例如,颗粒可以用有机材料涂覆。如本文所用,“有机材料”是指含有碳原子和任选地一个或多个其它原子的化合物。有机材料可以至少部分地涂覆在颗粒表面的一部分上。可以涂覆在颗粒表面上的有机材料的非限制性实例包括硅烷材料如烷氧基硅烷(例如,烷基三烷氧基硅烷)、氟化材料如含氟聚合物或其组合。
可以理解,颗粒可以涂覆有金属材料和前述的降低表面能的附加材料。例如,多个颗粒可以包含玻璃颗粒,如钛酸钡玻璃颗粒,其半球状地涂覆有金属材料并且至少部分地涂覆有附加材料,如有机材料。
逆反射粉末涂层组合物可包含未涂覆有金属材料或降低颗粒表面能的附加材料的颗粒。此类颗粒可包含玻璃颗粒,如玻璃微球。玻璃微球可包含钠钙玻璃微球。包含此类颗粒可进一步增强涂层的逆反射性。
本文所述的各种类型的颗粒可以包含各种形状和尺寸。例如,颗粒可以包含微球。颗粒还可以包含至少1微米、至少5微米或至少10微米的粒度。颗粒还可以包含至多500微米,如至多200微米、至多100微米、至多80微米或至多60微米的粒度。颗粒可以包含1微米至500微米、5至200微米、1至100微米、5至100微米、5微米至80微米或10微米至60微米的粒度范围。粒度可以通过目视检查透射电子显微镜(“TEM”)图像的显微照片,测量图像中颗粒的直径,并基于TEM图像的放大倍数计算测量的颗粒的粒度来测定。
还可以选择颗粒使得至少一些颗粒具有大于1.5、或1.8或更大、或1.9或更大、或2.0或更大的折射率。如本文所用,“折射率”是指光线从一种介质到另一介质的方向变化(即表观弯曲)。可以使用折射计如Bausch和Lomb折射计来测量折射率。
按涂层组合物的总固体重量计,多个颗粒可以占涂层组合物的至少1重量%、至少5重量%、至少20重量%、至少30重量%或至少40重量%。按涂层组合物的总固体重量计,多个颗粒可以占涂层组合物的80重量%或更少、70重量%或更少或60重量%或更少。按涂层组合物的总固体重量计,多个颗粒可以占涂层组合物的例如1重量%至80重量%、或5重量%至80重量%、或20重量%至80重量%、或30重量%至70重量%、或40重量%至60重量%范围内的量。
逆反射粉末涂层组合物还可以包括其它任选的材料。例如,逆反射粉末涂层组合物还可以包含着色剂。如本文所用,“着色剂”是指赋予组合物颜色和/或其它不透明性和/或其它视觉效果的任何物质。着色剂可以以任何合适的形式添加到涂层中,如离散颗粒、分散体、溶液和/或薄片,如金属薄片或云母。单一着色剂或两种或更多种着色剂的混合物可以用于本发明的涂层中。
着色剂的实例包括颜料(有机或无机)、染料和调色剂,如在油漆工业中使用的和/或在干粉颜料制造商协会(DCMA)中列出的那些,以及特殊效果组合物。着色剂可包括例如在使用条件下不溶但可润湿的细碎固体粉末。着色剂可以是有机的或无机的,并且可以是附聚的或非附聚的。
颜料和/或颜料组合物的实例包括但不限于咔唑二嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、重氮基、萘酚AS、苯并咪唑酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、哌酮、二酮吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、阴丹酮、酞菁绿或酞菁蓝、蒽嘧啶、黄烷士酮、皮蒽酮、蒽嵌蒽酮、二嗪、三芳基碳、喹酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯红(“DPPBO红”)、二氧化钛、炭黑及其混合物。
可以与本发明的逆反射粉末涂层组合物一起使用的组分的其它非限制性实例包括增塑剂、耐磨颗粒、填料(包括但不限于云母、滑石、粘土和无机矿物)、抗氧化剂、受阻胺光稳定剂、UV光吸收剂和稳定剂、表面活性剂、流动和表面控制剂、触变剂、催化剂、反应抑制剂、腐蚀抑制剂和其它常规助剂。
涂层组合物可以包括任何前述任选组分以提供或调节最终涂层中的一种或多种特性。例如,涂层组合物可以进一步包括一种或多种不同于前述的逆反射颗粒并且可以以各种角度反射光的附加颗粒,如以两个或更多个不同角度(例如以90度角和一个或多个附加角度)。此类附加颗粒的非限制性实例包括金属颗粒,其中金属颗粒包含铝、银、铜、青铜、不锈钢、锌或其组合。此类附加颗粒的非限制性实例包括云母或珠光颜料、含有玻璃的效应颜料或其组合。
逆反射粉末涂层组合物也可以不含任何前述任选组分。例如,逆反射粉末涂层组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含流动控制剂。如本文所用,“流动控制剂”是指添加到粉末涂层组合物中控制粉末涂层组合物流动的化合物。进一步地,本文中使用的术语“基本上不含”意指按粉末涂层组合物的总重量计,粉末涂层组合物含有小于1000ppm,“大体上不含”意指小于100ppm,并且“完全不含”意指小于20ppb的流动控制剂。流动控制剂的非限制性实例是RESIFLOW PL200A,其可从美国埃斯特纶化学有限公司(EstronChemical)商购获得。
当还包括涂覆有降低颗粒表面能的附加材料的颗粒时,逆反射粉末涂层组合物可包含流动控制剂。
可以选择前述粘合剂、颗粒和其它任选组分以增加位于由逆反射粉末涂层组合物形成的涂层的表面区域中的金属涂覆的逆反射颗粒的量,从而提高最终涂层的逆反射特性。例如,可以选择粘合剂、提供逆反射特性的颗粒和其它任选的组分,使得施涂到基材上的涂层的表面区域比涂层的主体区域具有更高的逆反射颗粒浓度。如本文所用,“表面区域”意指通常平行于涂覆基材的暴露空气表面并且其厚度通常从暴露表面下方的涂层表面垂直延伸的区域。涂层的“主体区域”意指在表面区域下方延伸并且通常平行于涂覆基材表面的区域。
已发现,配制在添加多个颗粒之前,玻璃板流动(GPF)为40mm或更小,如25mm或更小的涂层组合物,可以增加位于由逆反射粉末涂层组合物形成的涂层的表面区域的最终涂层组合物中的逆反射颗粒的量。根据ASTM D4242-07(2017)、热固性涂层粉末的斜板流动的标准方法测定玻璃板流动(GPF)。
上述40mm或更小,如25mm或更小的玻璃板流动(GPF)可以在将多个颗粒添加到涂层组合物之前测量。该测量的组合物可包括组合物的树脂组分,并且可任选地包括涂层组合物的颜料和其它添加剂(例如流动和流平控制剂、增塑剂等);然而,该测量的组合物可排除前述的多个颗粒和附加颗粒,其可后添加到测量的组合物中。
还可以降低提供逆反射特性的颗粒的表面能,以增加位于由逆反射粉末涂层组合物形成的涂层的表面区域中的逆反射颗粒的量。例如,可以用前述附加材料(例如硅烷如烷基烷氧基硅烷或氟化材料)涂覆提供逆反射特性的颗粒,以将颗粒的表面能降低至低于粉末涂层组合物的其它组分的表面能和/或表面张力。结果,提供逆反射特性的颗粒迁移到涂层的表面(即,通过主体区域移动到表面区域),使得可以在表面区域中发现更高浓度的颗粒。
应当理解,逆反射粉末涂层组合物可以由在添加多种颗粒之前提供40mm或更小,如25mm或更小的玻璃板流动(GPF)的组分形成,并且其还利用具有前述降低的表面能的逆反射特性。因此,逆反射粉末涂层组合物可以包含具有降低表面能的低流动性和/或逆反射颗粒。
逆反射粉末涂层组合物可以通过使用本领域公认的技术和设备,如用Prism高速混合器混合粘合剂、逆反射颗粒、任选的附加颗粒和任选的附加组分来制备。例如,粘合剂和其它任选组分可以在没有逆反射颗粒的情况下混合在一起。然后将混合物熔融并进一步混合。可以用双螺杆挤出机或本领域已知的类似设备熔融混合物。在熔融过程中,选择温度以熔融混合固体混合物而不固化混合物。熔融混合之后,将混合物冷却并再固化。然后如在研磨工艺中研磨再固化的混合物以形成固体颗粒物粉末涂层组合物。然后可以将粉末涂层组合物与逆反射颗粒混合以形成最终的逆反射粉末涂层组合物。
替代地,可以在熔融混合物之前,将粘合剂和其它任选组分与逆反射颗粒混合在一起。在另一实例中,逆反射颗粒可以粘合(使用热和/或剪切)到包含粘合剂和其它任选组分的研磨粉末上。
应当理解,根据前述方法中的任何一种将粘合剂、逆反射颗粒和其它任选材料混合在一起以形成涂层组合物,并且然后施涂到基材上。即,粘合剂、逆反射颗粒和其它任选的材料可以在单个施涂步骤中一起施涂到基材上。因此,在施涂粉末涂层组合物之后,如当粉末涂层组合物处于熔融状态时,不需要后添加逆反射颗粒(和其它任选的颗粒)。
然后可以将逆反射粉末涂层组合物施涂到涂层工业中已知的各种基材上。根据本发明的基材可以选自多种基材及其组合。基材的非限制性实例包括车辆和汽车基材、工业基材、海洋基材和组件如船舶、船只及岸上和离岸设施、储罐、包装基材、航空航天组件、木地板和家具、紧固件、盘绕金属、热交换器、通风口、挤出件、屋顶、轮、格栅、皮带、传送带、谷物或种子筒仓、金属丝网、螺栓或螺母、筛网或格栅、HVAC设备、框架、罐、绳索、电线、服装、电子组件(包括外壳和电路板)、玻璃、运动设备(包括高尔夫球)、体育场、建筑物、桥梁、容器如食品和饮料容器等。如本文所用,“车辆”或其变体包括但不限于民用、商用和军用飞机和/或陆地车辆,如飞机、直升机、轿车、摩托车、踏板车、轻便摩托车和/或卡车。基材的形状可以是片状、板状、条状、棒状或任何期望形状的形式。
基材,包括任何前述基材,可以是金属的或非金属的。金属基材包括但不限于锡、钢、冷轧钢、热轧钢、涂覆有锌金属的钢、锌化合物、锌合金、电镀锌钢、热浸镀锌钢、合金化热镀锌钢、铝锌合金镀层、镀锌合金钢、不锈钢、锌铝镁合金涂层钢、锌铝合金、铝、铝合金、镀铝钢、镀铝合金钢、涂覆有锌铝合金的钢、镁、镁合金、镍、镀镍、青铜、马口铁、包层、钛、黄铜、铜、银、金、3-D印刷金属、铸造或锻造金属和合金或其组合。
非金属基材包括聚合物、塑料、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、纤维素、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、EVOH、聚乳酸、其它“绿色”聚合物基材、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚碳酸酯、工程聚合物如聚(醚醚酮)(PEEK)、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)、聚酰胺、木材、胶合板、木材复合材料、刨花板、中密度纤维板、水泥、石材、玻璃、纸、纸板、纺织品、合成和天然皮革、复合基材如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料、3-D印刷聚合物和复合材料等。
当将逆反射粉末涂层组合物施涂到与需要在可见度降低的条件下(如夜间条件和/或恶劣天气条件)容易看到的组件相关的基材上时,该组合物是特别有益的。例如,当将逆反射粉末涂层组合物施涂于交通标志(包括杆及其它保持和显示标志的组件)、道路标记(包括护栏、自行车、踏板车、汽车组件和零件等)时是特别有益的,以便在可见度降低的条件下(例如在晚上由迎面而来的驾驶员)提高涂覆组件的可见度。
本发明的逆反射粉末涂层组合物可以通过本领域中的任何标准方法施涂,如喷涂、静电喷涂等。逆反射粉末涂层组合物通常为可固化粉末涂层组合物。如本文所用,与逆反射粉末涂层组合物结合使用的术语“可固化”、“固化”等意指构成粉末涂层组合物的组分的至少一部分是可聚合和/或可交联的,包括可自交联聚合物。
本发明的逆反射粉末涂层组合物可以用加热、加压或减压、用化学方法如湿气或用其它方法如光化辐射及其组合来固化。术语“光化辐射”是指可以引发化学反应的电磁辐射。光化辐射包括但不限于可见光、紫外(UV)光、红外辐射、X射线和γ辐射。逆反射粉末涂层组合物可通过对涂层组合物施涂紫外线辐射来固化以形成固化涂层。逆反射粉末涂层组合物可通过向涂层组合物施涂热以形成固化涂层来固化,如通过对流烘箱、红外烘箱、燃气烘箱和/或其一些组合。
逆反射粉末涂层组合物可通过激光固化来固化。当将逆反射粉末涂层组合物施涂到热敏基材如塑料上时,通过激光固化来固化逆反射粉末涂层组合物可能是特别有益的,以避免固化过程损坏下面的基材。
由本发明的涂层组合物形成的涂层可以施涂20至1000微米、30至300微米或50至150微米的干膜厚度。干膜厚度可大于颗粒和附加颗粒的直径,使得颗粒和附加颗粒不会从干膜层突出。
可以将涂层组合物施涂到基材上以形成单涂层。如本文所用,“单涂层”是指不含附加涂层的单层涂层系统。因此,涂层组合物可以直接施涂到基材上并固化形成单层涂层,即单涂层。当将逆反射粉末涂层组合物施涂到基材上以形成单涂层时,该涂层组合物可以包括附加组分以提供其它所需特性。例如,逆反射粉末涂层组合物还可以包括用作腐蚀抑制剂的无机组分。如本文所用,“腐蚀抑制剂”是指降低金属或金属合金基材表面的腐蚀速率或严重程度的组分,如材料、物质、化合物或复合物。充当腐蚀抑制剂的无机组分可以包括但不限于碱金属组分、碱土金属组分、过渡金属组分或其组合。
替代地,可以将可固化涂层组合物施涂到沉积在基材上的第一涂层上以形成多层涂层系统。例如,可以将涂层组合物作为底漆层施涂到基材上,并且可以将前述逆反射粉末涂层组合物作为面漆施涂到底漆层上。如本文所用,“底漆”是指一种涂层组合物,可通过该涂层组合物将底涂层沉积到基材上以制备用于施涂保护性或装饰性涂层系统的表面。底涂层也可以与多层涂层系统一起使用。“底涂层”是指将涂层沉积在底漆上和/或直接沉积在基材上的涂层组合物,其任选地包括影响颜色和/或提供其它视觉影响的组分(如颜料),并且其可用前述的逆反射粉末涂层外涂覆。可在由逆反射粉末涂层组合物形成的逆反射涂层上施涂透明涂层,以进一步提高涂覆基材的耐候性和/或耐久性。
发现本发明的逆反射粉末涂层组合物在施涂到基材上并固化形成涂层时提供良好的逆反射特性。例如,由逆反射涂层组合物形成的涂层可以表现出至少3.5cd/fc/ft,如至少4.5cd/fc/ft、至少10cd/fc/ft、至少15cd/fc/ft、或至少20cd/fc/ft的逆反射系数(RA),通过ASTM E1709在0.2°的观察角和-4°的入射角下测定。
实例
以下实例演示了本发明的一般原理。本发明不应被认为限于所演示的具体实例。除非另有说明,否则实例中的所有份数和百分比均按重量计。
实例1至6
研磨粉末颜料混合物的制备
如下所述制备各种研磨的粉末颜料混合物。
部分A:研磨的粉末颜料混合物首先由表1中列出的组分制备。
表1
组分 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 |
CRYLCOAT 2437-0<sup>1</sup> | 450 | 412 | 435 | 558 | - | - |
埃斯特伦(ISOCRYL)EP-575<sup>2</sup> | 150 | 138 | 145 | - | - | - |
TIONA 596<sup>3</sup> | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
BENZOFLEX 352<sup>4</sup> | - | 50 | - | - | - | - |
RESIFLOW PL-200A<sup>5</sup> | - | - | 20 | - | - | - |
TGIC<sup>6</sup> | - | - | - | 42 | - | - |
CRYLCOAT E 04824<sup>7</sup> | - | - | - | - | 557 | - |
LUNAMER 552<sup>8</sup> | - | - | - | - | 43 | - |
CRYLCOAT 2890-0<sup>9</sup> | -- | - | - | - | - | 300 |
POLYMAC 3110<sup>10</sup> | - | - | - | - | - | 96 |
CRELAN EF403<sup>11</sup> | - | - | - | - | - | 204 |
GPF<sup>12</sup>(mm) | 23 | 42 | 23 | 135 | 23 | 26 |
1一种不含TMA的羧基官能聚酯树脂,可从湛新(Allnex)(德国,法兰克福(Frankfurt,Germany))商购获得。
2一种缩水甘油基官能丙烯酸共聚物,可从美国埃斯特纶化学有限公司(肯塔基州,卡尔弗特城(Calvert,KY))商购获得。
3一种二氧化钛颜料,可从科斯特全球公司(Cristal Global)(沙特阿拉伯,吉达(Jeddah,Saudi Arabia))商购获得。
4一种增塑添加剂,1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯,可从伊士曼化工公司(EastmanChemical Company)(田纳西州,金斯波特(Kingsport,TN))商购获得。
5丙烯酸/二氧化硅流动和流平控制剂,可从美国埃斯特纶化学有限公司(肯塔基州,卡尔弗特城)商购获得。
6异氰尿酸三缩水甘油酯交联剂,可从武进牛塘化工厂有限公司(Wujin NuitangChemical)(中国,江苏(Jiangsu,China))商购获得。
7一种羧基官能聚酯树脂,可从湛新(德国,法兰克福)商购获得。
8羟基烷基酰胺交联剂,可从DKSH(新泽西,芒特奥利夫(Mount Olive,NJ))商购获得。
9一种羟基化聚酯树脂,可从湛新(德国,法兰克福)商购获得。
10一种羟基封端的聚酯树脂,可从普利特复合材料股份有限公司(PolyntComposites)(意大利,斯坎佐罗夏泰(Scanzorosciate,Italy))商购获得。
11一种脂环族聚脲二酮,可从科思创公司(Covestro)(德国,勒沃库森(Leverkusen))商购获得。
12按照ASTM D4242-07用以下程序描述玻璃板流动:将压塑组合物的粒料置于在300℉(149℃)的烘箱中预热的水平玻璃板上。在门关闭1分钟之后,将玻璃板向上倾斜至65°的角度。在烘箱中附加29分钟之后,移除玻璃板并测量流动长度。
将实例1至6的表1中所列的组分中的每一种在塑料袋中称重并通过在同一塑料袋中剧烈摇动30秒来混合以形成干燥的均匀混合物。将混合物在具有中等剧烈螺杆配置和500RPM速度的泰森(Theysohn)30mm双螺杆挤出机中熔融混合。第一挤出机区域设定为50℃,并且第二区域设定为100℃。进料速率使得在设备上观察到30至35%的扭矩。将混合物滴在一组冷却辊上以将混合物冷却并再固化成固体碎片。使用咖啡研磨机研磨碎片并通过104微米筛网筛分以获得35至40微米的质量中值直径粒度。实例1至6中每一个的所得涂层组合物是自由流动的固体颗粒物粉末涂层组合物。按照上述有关实例的程序测量玻璃板流动,数值记录在表1的底部。
实例7至17
粉末涂层组合物的制备
部分B:使用表2中的以下组分将部分A中制备的固体颗粒物研磨的粉末颜料混合物中的每一种干混。
将实例7至17的固体颗粒物粉末涂层组合物中的每一种静电施涂到数块0.025英寸×3英寸×6英寸铝板上。在施涂期间,施涂2.5至4.5密耳(64至114微米)的层并在400℉(204℃)的常规烘箱中烘烤10分钟。按照下述测试方法评估涂覆的铝板的逆反射系数(RA)。
表2
13半球状铝涂覆的钛酸钡玻璃微球,可从Prizmalite(纽约,NY)商购获得。
14进一步涂覆有烷基三烷氧基硅烷的半球状铝涂覆的钛酸钡玻璃微球,可从Prizmalite(纽约,NY)商购获得。
15钠钙玻璃微球,可从Prizmalite(纽约,NY)商购获得。
16在0.2°的观察角和-4°的入射角下,使用符合ASTM E1709-08(用于测量逆反射标志的标准测试方法)的逆反射计测得的逆反射系数(RA)。
从表2中可以看出,与对比实例9和12相比,实例7、8、10、11和13至17具有改进的逆反射系数,对比实例9和12不包括在添加多个颗粒之前,玻璃板流动为40mm或更小,如25mm或更小的涂层组合物,和/或涂覆有降低颗粒表面能的附加材料的颗粒的至少一部分。
尽管上面出于说明的目的描述了本发明的特定实施例,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离所附权利要求所限定的本发明的情况下,可对本发明的细节进行多种改变。
Claims (31)
1.一种逆反射粉末涂层组合物,其包含:
(a)包含成膜树脂的粘合剂;以及
(b)多个颗粒,其中所述颗粒的至少一部分包含至少部分地涂覆有金属材料的颗粒,
其中,(i)在添加所述多个颗粒之前,所述粉末涂层组合物的玻璃板流动为40mm或更小,如25mm或更小;且/或(ii)所述颗粒的至少一部分进一步涂覆有降低所述颗粒表面能的附加材料。
2.根据权利要求1所述的逆反射粉末涂层组合物,其中在添加所述多个颗粒之前,所述粉末涂层组合物的所述玻璃板流动为40mm或更小,如25mm或更小。
3.根据权利要求1或2所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述颗粒的至少一部分进一步涂覆有降低所述颗粒表面能的所述附加材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中在添加所述多个颗粒之前,所述粉末涂层组合物的所述玻璃板流动为40mm或更小,如25mm或更小,并且其中所述颗粒的至少一部分进一步涂覆有降低所述颗粒表面能的所述附加材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述附加材料包含含有硅烷的材料。
6.根据权利要求5所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述含有硅烷的材料包含烷氧基硅烷。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述颗粒的至少一些的折射率大于1.5。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述颗粒包含至少部分地涂覆有所述金属材料的钛酸钡玻璃颗粒。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中按所述粉末涂层组合物的总固体重量计,所述至少部分地涂覆有金属材料的颗粒占1重量%至80重量%,如20重量%至80重量%范围内的量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述粉末涂层组合物为热固性粉末涂层组合物。
11.根据权利要求10所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述粘合剂进一步包含与所述成膜树脂具反应性的交联剂。
12.根据权利要求11所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述成膜树脂包含羧酸官能聚酯,并且所述交联剂包含环氧官能加成聚合物。
13.根据权利要求11所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述成膜树脂包含羟基官能聚酯,并且所述交联剂包含封端异氰酸酯。
14.根据权利要求11所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述成膜树脂包含聚酯聚合物,并且所述交联剂包含异氰尿酸三缩水甘油酯交联剂、羟基烷基酰胺交联剂、缩水甘油基官能丙烯酸共聚物交联剂或其组合。
15.根据权利要求11所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述成膜树脂包含环氧树脂、聚酯和环氧树脂共混物、含氟聚合物、含有有机硅的聚合物或其组合。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述粉末涂层组合物为热塑性粉末涂层组合物。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述粉末涂层组合物基本上不含流动控制剂。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其进一步包含着色剂。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述颗粒进一步包含附加颗粒,所述附加颗粒不同于至少部分地涂覆有金属材料的颗粒,并且所述附加颗粒以两个或更多个不同角度反射光,其中所述附加颗粒包含金属颗粒、云母或珠光颜料、含有玻璃的效应颜料或其组合。
20.根据权利要求19所述的逆反射粉末涂层组合物,其中所述金属颗粒包含铝、银、铜、青铜、不锈钢、锌或其组合。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的逆反射粉末涂层组合物,其进一步包含未涂覆有金属材料或降低所述颗粒表面能的附加材料的颗粒。
22.一种基材,其至少部分地涂覆有根据权利要求1至21中任一项所述的粉末涂层组合物形成的涂层。
23.根据权利要求22所述的基材,其中所述基材包含金属材料。
24.根据权利要求22或23所述的基材,其中所述基材包含塑料材料。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的基材,其中根据ASTM E1709在0.2°的观察角和-4°的入射角下,由所述粉末涂层组合物形成的所述涂层表现出至少3.5cd/fc/ft的逆反射系数(RA)。
26.根据权利要求25所述的基材,其中在施涂所述粉末涂层组合物之后不后添加颗粒。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的基材,其中所述基材包含车辆组件、标志、道路标记和/或栏杆。
28.根据权利要求22所述的基材,其中所述车辆组件包含踏板车的组件。
29.一种车辆,其至少部分地涂覆有根据权利要求1至21中任一项所述的粉末涂层组合物形成的涂层。
30.一种踏板车,其至少部分地涂覆有根据权利要求1至21中任一项所述的粉末涂层组合物形成的涂层。
31.一种在基材的至少一部分上形成涂层的方法,其包含:
(a)将根据权利要求1至21中任一项所述的粉末涂层组合物施涂在基材的至少一部分上,使得在步骤(a)期间将粘合剂和多个颗粒一起施涂到所述基材上;以及
(b)在步骤(a)之后固化所述粉末涂层组合物以形成涂层,
其中根据ASTM E1709-08在0.2°的观察角和-4°的入射角下,所述涂层表现出至少3.5cd/fc/ft2的逆反射系数(RA)。
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