預油漆和由預油漆製備路標漆的方法

2023-07-11 07:45:36 4

專利名稱：預油漆和由預油漆製備路標漆的方法
相關申請的交叉引證本申請要求美國臨時申請60/183655(2000年2月18日申請)、60/183656(2000年2月18日申請)和60/247639(2000年11月10日申請)的優先權。
背景技術：
發明領域本發明涉及預油漆套漆(sets of prepaints)、由這預油漆套漆製備路標漆系的方法，以及涉及由這預油漆套漆製備一系列路標漆的方法。
相關領域的說明油漆配製包括以正確的比例選擇和混合合適的油漆成分的工藝，從而提供具體特定成本、加工和處理性能以及所需的最終乾燥漆膜性能的油漆。許多油漆配方的主要成分是漆基、不透明顏料、任選的顏料增量劑和流動介質，如水(在油漆是水基漆如膠乳油漆的情況下)或溶劑(在油漆是溶劑基漆如油基漆的情況下)。典型地，任選的組分包括消泡劑、凝結劑、增塑劑、增稠劑、不增稠的流變改性劑、溶劑、乾燥劑、防結皮劑、表面活性劑、殺黴菌劑、殺蟲劑和分散劑。在配製油漆並將其塗敷到表面上後，在施加或不施加熱或輻照的情況下，通過水和/或溶劑的蒸發乾燥油漆，和漆基形成其中含有顏料和增量劑顆粒(若存在的話)的膜。
配製油漆是複雜的。不是簡單地以不同比例混合一些油漆成分的事情。相反，它包括取決於所需油漆的類型，選擇和以不同比例混合不同的油漆成分。這要求製造商儲存許多不同的所要求成分，和取決於具體製備的油漆類型，在製造過程中變化油漆成分。
此外，它要求在供應鏈中，和尤其是油漆零售商攜帶大量詳細目錄的油漆，以便提供具有各種光澤程度、配色料、特定的最終應用(如外用或內用)和各種質量的系列油漆。可能希望在相對大規模的工廠中或在相對小規模的銷售點或使用位置處(point-of-use)使用有限量的油漆成分製備所有這些不同的油漆配方，從而使製備系列油漆所要求的油漆成分的數目和類型最小來製造油漆。
一般地，路標漆配方不如建築漆配方複雜，和典型地僅被有限種類的顏色(白色、黃色、淺藍色、紅色和黑色)染色，而不是被可獲得用於許多建築漆配方的極端廣泛範圍內的顏色所染色。然而，必須結合許多不同成分以形成最終的路標漆。路標漆配方還要求快速固化，這進一步使其配方複雜化，因為製造商、零售商或用戶必須均衡在這些油漆所顯示出的固有的有限的罐儲期內快速固化的優點。另外，由於道路安全要求，需要路標漆可在不同條件下而不是在塗敷建築漆所典型地經歷的條件下被塗敷。例如，需要路標漆可在剛剛高於0℃到大於40℃的溫度範圍內和在不同的溼度中被塗敷。另外，路標漆在塗敷後立即暴露在苛刻的條件下，如大的交通流量以及劣化和不可預測的氣候。
因此，需要一種路標漆，它除了具有延時產品區別所提供的其它好處之外，還可在施塗敷處和在環境條件下(包括溫度、溼度和交通流量等)被使用。
發明概述要求製造商和零售商典型地提供包括至少兩種漆系的系列油漆。此處所使用的「包括至少兩種漆系的系列油漆」是指定義第一個漆系的可觀察到的性能的特定選擇含量與定義第二個漆系的可觀察到的性能的特定選擇含量組合在一起，以確定系列油漆中的一些油漆。例如，為了製備包括至少四種漆系的系列油漆，需要製備囊括四種光澤程度、四種配色料、兩種應用範圍-外用和內用，以及三種質量水平，和優選所有這些的結合的油漆，這意味著需要96種(4×4×2×3)不同的油漆配方。然而，例如由於商業因素，選擇刪去達10-60％油漆總數的某些確定的油漆的系列油漆也囊括於其中。此外認為其中包括乾燥的漆膜的可觀察到的性能基本上，而不是完全滿足此處的定義的系列油漆；例如在標準、較好和補充生產線中的戶外中間影調的有光漆的光澤可有些不同，而不脫離本發明系列油漆的含義。
此處所使用的「漆系」包括提供乾燥漆膜性能的至少兩種油漆，它們實質在至少一種可觀察到的性能(如顏色和戶外的耐用性)上彼此互不相同。
此處所使用的，若通過混合預油漆而形成的油漆沒有明顯的膠態不穩定性信號(如絮凝)，則預油漆是「相容的」。優選地，預油漆以及由預油漆形成的油漆當流經200目的分子篩時，顯示出5g殘渣如凝膠和砂礫/L油漆，更優選小於1g殘渣。
本發明提供了一套不同的，但相容的足以配製至少一種用於路標應用的漆系的流體預油漆。預油漆包括含至少一種不透明顏料的至少一種流體預油漆、含至少一種體質顏料的至少一種流體預油漆以及含至少一種聚合物漆基的至少一種流體預油漆。優選地，預油漆數目為3-15。
本發明還提供一種形成至少一種用於路標應用的漆系的方法，其中該方法包括下述步驟(a)提供一套不同的，但相容的足以配製至少一種用於路標應用的漆系的流體預油漆。這套預油漆包括(i)含至少一種不透明顏料的至少一種不透明預油漆；(ii)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；和(iii)含至少一種聚合物漆基的至少一種漆基預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
本發明進一步提供了形成系列油漆的方法，該系列油漆包括至少兩種用於路標應用中的漆系，該方法包括下述步驟(a)提供一套不同的，但相容的足以配製一系列路標漆的流體預油漆。這套預油漆包括(i)含至少一種不透明顏料的至少一種不透明預油漆；(ii)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；和(iii)含至少一種聚合物漆基的至少一種漆基預油漆；和(iv)選自預油漆(i)，(ii)和(iii)的至少一種另外的不同的預油漆；和
(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成油漆。預油漆總數優選4-15。
上述方法可進一步包括在將其分散到容器中之前、同時或之後或在將其分散到敷料器中之前或同時混合預油漆的步驟。
在另一實施方案中，通過使用一套不同的，但相容的流體預油漆可實現上述目標，該預油漆足以配製至少一種用於路標應用的漆系。這套預油漆包括(i)含至少一種不透明顏料和至少一種聚合物漆基的不透明/漆基預油漆；和(ii)含至少一種體質顏料的至少一種體質顏料。預油漆數優選2-15，本發明還提供一種形成用於路標應用中的至少一種油漆，該方法包括下述步驟(a)提供一套不同的，但相容的足以配製一系列漆系的流體預油漆。這套漆系包括(i)含至少一種不透明顏料和至少一種聚合物漆基的不透明漆基預油漆；和(ii)含至少一種體質顏料和至少一種聚合物漆基的至少一種增量劑/漆基預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
本發明提供了形成一套油漆的方法，該套油漆包括至少兩種用於路標應用的漆系，該方法包括下述步驟(a)提供一套不同的，但相容的足以配製一系列路標漆的流體預油漆。這套預油漆包括(I)含至少一種不透明顏料和聚合物漆基的至少一種不透明/漆基預油漆；(II)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；和(III)選自(I)或(II)的至少一種另外的不同的不透明/漆基預油漆或一種增量劑預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成系列油漆。
上述方法可進一步包括在將其分散到容器中之前、同時或之後或在將其分散到敷料器中之前或同時混合預油漆的步驟。
該方法可進一步包括在將其分散到容器之前、同時或之後或在將其分散到敷料器中之前或同時，使用增稠劑、水或其混合物調節被分散預油漆粘度的步驟。可在油漆製造設備中、在銷售點或使用位置處進行該方法並可通過計算機來控制。
可使用添加劑以加強路標漆的塗敷或路標漆的最終性能。另外，可向被分散的預油漆中加入至少一種著色劑、典型地白色或黃色著色劑。或者不透明預油漆可進一步包括至少一種著色劑。著色劑優選白色或黃色。
預油漆可包括一種聚合物漆基(它是一種膠乳聚合物)。它們可進一步包括至少一種快速固化的流體預油漆，或者這套預油漆可含有一種聚合物漆基(它是一種快速固化的漆基)，或者快速固化組分可作為獨立的成分被加入。此外，可使用上述的混合物。
可製備一種或多種漆系。漆系包括兩種或多種不同的油漆，所述油漆本質上在至少一種可觀察到的性能上彼此互不相同。
若僅需一種漆系，即若一種主要性能是可變的(如光澤程度、配色料、應用類型或質量類型)，那麼可由各種不透明預油漆(i)增量劑預油漆(ii)和漆基預油漆(iii)或各種不透明/漆基預油漆(I)和預油漆增量劑(II)製造完整的漆系。
若包括兩種漆系的系列油漆是所需的，即兩種主要性能是可變的(如選自光澤程度、配色料、應用類型以及質量類型中的兩種性能)，那麼取決於待變化的主要性能，可由下述製造這系列油漆至少一種不透明預油漆(i)、增量劑預油漆(ii)和漆基預油漆(iii)中的一種，和至少一種另外的不同的預油漆，該預油漆選自不透明預油漆(i)、增量劑預油漆(ii)和漆基預油漆(iii)；和不透明/漆基(I)、至少一種預油漆(I)、增量劑預油漆(II)中的一種和至少一種另外的不同的預油漆，該預油漆選自不透明/漆基預油漆I和增量劑預油漆II；選自預油漆(i)，(ii)和(iii)的「另外的不同的預油漆」，或者選自預油漆(I)和(II)的「另外的不同的預油漆」是指分別不同於預油漆(i)，(ii)和(iii)或(I)和(II)的預油漆，但是滿足與預油漆(i)，(ii)和(iii)或預油漆(I)和(II)有關的限制。
若包括三種漆系的系列油漆是所需的，即三種主要性能是可變的(如三種性能選自光澤程度、配色料、應用類型以及質量類型)，那麼取決於待變化的主要性能，可由下述製造這系列油漆至少一種不透明預油漆(i)、其增量劑預油漆(ii)和漆基預油漆(iii)中的一種，和至少兩種另外的不同的預油漆，該預油漆選自不透明預油漆(i)增量劑預油漆(ii)和漆基預油漆(iii)；或至少一種不透明/漆基預油漆(I)、增量劑預油漆(II)中的一種和至少兩種選自預油漆I和II的另外的不同的預油漆。
若包括四種漆系的系列油漆是所需的，即四種主要性能是可變的(如光澤程度、配色料、應用類型以及質量類型)，那麼取決於待變化的主要性能，可由下述製造完整的系列油漆至少一種不透明預油漆(i)，增量劑預油漆(ii)，漆基預油漆(iii)中的一種，和至少三種另外的不同的預油漆，該預油漆選自預油漆(i)，(ii)和(iii)，或至少一種不透明/漆基預油漆(I)、增量劑預油漆(II)中的一種和至少一種選自預油漆I和II的另外的不同的預油漆。
可重複以上技術來儘可能所需地變化許多另外的主要性能。
顏料的體積濃度(此處稱為「PVC」)是配方「富含漆基」程度的量度。此處根據下式計算PVCPVC(％)＝(顏料的體積+增量劑的體積)/(顏料的體積+增量劑的體積+漆基的體積)×100體積含固量(此處稱為「VS」)是顏料的乾燥體積加上增量劑的乾燥體積加上漆基的乾燥體積。此處根據下式計算VSVS(％)＝(顏料的乾燥體積+增量劑的乾燥體積+漆基的乾燥體積)/(配方的總體積)×100若存在添加劑，則在測量總的乾燥體積時，不包括其體積。
以上各實施方案中，選擇預油漆使得它們可提供大的配製空間，以便當預油漆處在極端條件下時，所需的最終油漆性能在所確定的混合空間內。在許多情況下，預油漆不是實際的油漆；然而，通過將預油漆放到這些極端條件下，可使漆系可獲得的混合空間最大化。當預油漆、添加劑和著色劑均完全相容時，它們可以所需的比例混合，從而實現所需的漆系和系列油漆，而沒有誘髮膠態不穩定性。
這一技術類似於在混合物組分設計的統計設計和分析中所使用的設計原理，然而不去設計混合物空間來利用在其內部的應答表面，而是設計混合物空間的邊界，使油漆體系的撓性最大。成功的關鍵是在各預油漆中各成分的互溶和整個混合物空間內預油漆的互溶。
可以許多方式預測油漆性能。一種方法是使用標準的混合物組分實驗設計統計工具，開發混合物空間的應答表面模型。然後可通過線性優化程序、通過大量表格研究或通過圖形分析工具，使用這些簡單的統計模型。另一方法是簡單地使用經驗方法來測量哪一種混合對具體的漆系來說是需要的，然後在油漆製造機軟體中使用那些簡單的經驗配方。
這些技術的延伸是具有自動預測試某些主要性能的油漆機(如粘度、乾燥速度、渾濁度或顏色)和在由預油漆配製油漆的過程中作小量的調節。在油漆機中的反饋環可提供更精確的粘度、乾燥速度、渾濁度和目標色彩的匹配。
若在預油漆中包括著色劑和任選的添加劑來加強特定的油漆性能以及使添加劑和/或著色劑完全相容，即可以任何比例混合，而沒有引發膠態不穩定性，然後以落入在所需的配方空間內的任何組合混合各組分，實現最終油漆的所需性能。然而對於相容的著色劑和任選的添加劑來說是足夠的，即可以所需比例混合各組分，在系列油漆中實現所需的性能框架，而沒有引發膠態不穩定性。
此處所述的「相容的油漆成分」可在各種預油漆和由該預油漆形成的油漆中組合，提供所使用的成分用量的性能特徵。
優選地，本發明方法中所使用的所有流體預油漆具有相同或相似的粘度。這可輔助混合。由於在預油漆中的成分的事先平衡，認為可降低最終油漆的粘度。
配製預油漆使油漆製造的撓曲性最大。與其購買各油漆成分，不如油漆製造商和甚至在銷售點和使用位置處(油漆商店、油漆公司和承包工廠)的購買者可購買所要求的整套預油漆來製備所需的系列油漆。這些預油漆含有至少一種不透明預油漆、增量劑預油漆和漆基預油漆以及可能地另外的預油漆，取決於配製所需的撓曲性。任選地，上述預油漆可與包括至少一種著色劑(如著色的顏料或染料)的另外的預油漆混合。
本發明的方法並不限於僅製備膠乳油漆本身，也可擴展到製備任何水溶性或溶於溶劑的塗料，或要求混合包括密封劑、填縫料、膩子、漆基的成分的相關建築產品以及其它與建築有關的產品。
發明詳述在一個實施方案中，預油漆是流動的二氧化鈦預油漆，其中包括至少一種二氧化鈦不透明顏料、至少一種分散劑、至少一種增稠劑和水。預油漆成分和其它任選的油漆成分彼此互溶且在最終的油漆中互溶。預油漆具有約30-約80％的體積含固量，優選約40％-約65％，約50-約250KU的斯氏(Stormer)粘度，優選約60-約150KU。優選地，預油漆對沉降穩定，即顏料在25℃下在10天後不沉降。
在另一實施方案中，預油漆是配製含其它油漆成分的著色的膠乳油漆用的流動的二氧化鈦預油漆，該預油漆包括至少一種不透明顏料、至少一種分散劑、至少一種增稠劑、至少一種成膜或不成膜的聚合物漆基和水。預油漆成分彼此互溶且與其它任選的油漆成分彼此互溶。預油漆具有約30-約80％，優選約40％-約65％的體積含固量，約35％-100％，優選約45％-100％的PVC，和約50-約250KU，優選約60-約150KU的斯氏粘度。優選地，預油漆對沉降穩定，即顏料在25℃下在10天後不沉降。任選地，聚合物漆基被吸收到二氧化鈦不透明顏料或存在的其它渾濁劑上。
在預油漆、顏料、增量劑的一個實施方案中，預油漆包括至少一種無機增量劑、至少一種增稠劑、一種聚合物漆基和水。預油漆具有約30-約80％，優選約40％-約70％的體積含固量，約35％-100％，優選約40％-100％的PVC，和約50-約250KU，優選約60-約150KU的斯氏粘度。預油漆成分彼此互溶且與其它預油漆成分彼此互溶，並且應當與將使用的其它預油漆成分相容。
在增量劑預油漆(II)的實施方案中，流動的顏料增量劑預油漆包括至少一種無機增量劑、至少一種增稠劑、一種聚合物漆基和水。預油漆具有約30-約80％，優選約40％-約70％的體積含固量，約35％-100％，優選約40％-100％的PVC，和約50-約250KU，優選約60-約150KU的斯氏粘度。預油漆成分彼此互溶且與其它預油漆成分彼此互溶，並且應當與將使用的其它預油漆成分相容。
在一個實施方案中，流動的膠乳聚合物漆基預油漆包括一種Tg為約-30℃-約70℃，優選約-10℃-約60℃的水溶性膠乳聚合物以及水。漆基預油漆具有約25-約70％，優選約30％-約65％的體積含固量，以及在1.25s-1的剪切速率下，小於約100000cps，優選約100-約50000cps的布魯克菲爾德粘度。預油漆成分彼此互溶且與將使用的其它預油漆成分相容。
在使用預油漆I，II，i，ii，和iii的實施方案中，可包括少量即小於約20wt％的常規的油漆添加劑(基於預油漆的總重量)，如酸、鹼、消泡劑、助凝結劑、分散樹脂、殺黴菌劑、殺蟲劑、防凍劑、耐用增強劑(包括與水相容的或乳化的環氧樹脂、水溶性異氰酸酯和矽烷)等。這些添加劑必須與預油漆中的其它油漆成分和本發明方法中所使用的其它預油漆互溶。此外，若使用耐用增強劑，則路標漆可具有小於約8小時的罐儲期，從而需要在這一時間範圍內使用。
此處所使用的不透明顏料包括在所有可見波長範圍內，賦予油漆白色散射能力，而沒有較高程度吸收的白色顏料。顏料增量劑是無機固體或不透明聚合物，它們並不賦予油漆原色或遮蓋能力，但是它們對那些性能具有二級影響。用於深色尤其的配色料典型地不含有或僅極低地含有不透明顏料。
合適的不透明顏料包括二氧化鈦或二氧化鈦與輔助蓋底顏料(如孔隙化膠乳聚合物顆粒、氧化鋅、氧化鉛、合成聚合物顏料及其混合物)的結合。金紅石和銳鈦礦級二氧化鈦適用於本發明。優選金紅石型二氧化鈦。二氧化鈦的表面可用各種有機或無機表面處理劑如二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯的氧化物進行處理。煅制二氧化鈦也可用於本發明。
此處有用的孔隙化膠乳顆粒具有約100nm-約2500nm，優選約500nm-1100nm的平均粒徑和約10％-約75％的孔隙分數。孔隙化膠乳顆粒具有至少一個孔隙，但是可具有多個孔隙、非球形孔隙、相互連接的孔隙、具有與顆粒外部相連接的隧道的孔隙，且它們可環繞被描述為小泡狀和海綿狀的結構。優選地，孔隙化膠乳顆粒具有單一孔隙。孔隙化膠乳顆粒具有至少約20℃，優選至少約50℃的玻璃化轉變溫度(Tg)(根據差示掃描量熱儀，以20℃/分的速率測量)。玻璃化轉變溫度越高，顆粒越硬，且顆粒坍塌的可能性越小。若孔隙化膠乳顆粒坍塌，則它們對遮蓋不能起作用。可通過本領域已知的常規聚合工藝製備孔隙化膠乳顆粒，諸如美國專利US-A-3784391、US-A-4798691、US-A-4908271、US-A-4972000、US-A-5041464、US-A-5157084、US-A-5216044、和US-A-6020435以及日本專利申請60/223873、61/62510、61/66710、61/86941、62/127336、62/156387、01/185311和02/140272中公開的那些。優選地根據US-A-4427836、US-A-4469825、US-A-4594363、US-A-4880842、US-A-5494971和US-A-6020435製備孔隙化膠乳顆粒。
體質顏料提供低成本、在水中不溶且具有低的吸收值。優化在路標漆中所使用的體質顏料的粘度、亮度和低成本。合適的體質顏料包括硫酸鋇(約1-約15微米)、鋇白(約0.5-約5微米)、碳酸鈣(約0.05-約35微米)、氧化矽(約0.001-約14微米)、矽酸鎂(約0.5-約15微米)、矽酸鋁(約0.2-約5微米)、雲母、貝得石、鋁矽酸鎂、煅制氧化鋁、膠態矽鎂土、合成無定形矽鋁酸鈉以及矽鋁酸鈉鉀等及其結合。也可使用玻璃、陶瓷、聚合物球及其結合。
膠乳聚合物漆基是形成油漆主膜的聚合物或預聚物。漆基粘接顏料和/或增量劑，提供所要求的油漆流動性，且決定最終漆膜的耐用性和乾燥性能。所選擇的用於預油漆的漆基取決於所配製的油漆的最終用途。必要地和所需地使用可快速固化或非快速固化且具有實現介於最慢和最快固化時間之間的快速固化時間能力的漆基。例如，當油漆在潮溼或雨天被塗敷時，所需地包括較快固化的漆基但當在乾燥天氣中被塗敷時，從成本考慮不是所需的。通過下述方法在體系中使用這兩種類型的漆基在本發明的範圍內
(1)使導致快速固化的組分/成分(「快速固化組分」)從形成漆基的作為單獨的預油漆的組分/成分中分離；(2)使導致快速固化的組分/成分(「快速固化組分」)從形成漆基的組分/成分中分離到單獨的預油漆中；(3)在漆基預油漆中使用快速固化的漆基(當不要求快速固化的漆基作為獨立的快速固化組分時)；(4)獨立地從任何預油漆中加入快速固化組分；和(5)其結合。
在本發明的方法中，快速固化組分作為獨立的組分或預油漆被加入，正如以下實施例4所述。取決於成本結構和環境條件，通過控制快速固化組分或快速固化漆基的存在與含量，可恰當地調節所需的配方。
此處所使用的術語「快速固化」是指乾燥時間不大於約10分鐘的塗料(根據改進的ASTM D1640乾燥時間試驗來測量)。所使用的試驗類似於ASTM D1640，ASTM D1640是在室溫下乾燥有機塗料的標準試驗，其中通過合適的方式，在無孔基質(如玻璃板或金屬板)上塗敷測試膜，得到厚度為0.012+/-0.001英尺的溼膜。僅施加最小的指壓對ASTM試驗方法進行改進。手指旋轉90°角同時與測試膜接觸。記錄旋轉未使膜破裂時刻的乾燥時間。
許多這些快速固化漆基是本領域已知的。合適的快速固化體系(帶有快速固化漆基或組分)包括，但不限於(a)含陰離子穩定的聚合物(其Tg至少約-10℃)、非質子化或部分質子化的由胺或亞胺單體形成的聚胺官能團聚合物(快速固化組分)以及用量足以使聚胺官能團聚合物的共軛酸脫質子的揮發性鹼的含水分散體，(b)含聚胺官能團聚合物(它是具有側基胺官能團的膠乳聚合物，其Tg為至少約-10℃)(即快速固化漆基或組分)和用量足以使聚胺官能團聚合物的共軛酸脫質子的揮發性鹼的含水分散體，(c)含聚胺官能團聚合物(它是具有側基胺官能團和側基酸官能團的膠乳聚合物，其中胺官能團與酸官能團之比大於約3-1，其Tg為至少約-10℃，和側基酸官能團)(即快速固化漆基或組分)和用量足以使聚胺官能團聚合物的共軛酸脫質子的揮發性鹼的含水分散體，(d)含Tg至少約-10℃的聚胺官能團聚合物(它是具有側基胺官能團的膠乳聚合物)(即快速固化組分)，和Tg至少約-10℃的膠乳聚合物(它具有側基酸官能團)(即快速固化組分)，以及用量足以使聚胺官能團聚合物的共軛酸脫質子的揮發性鹼的含水分散體，(e)含聚胺官能團聚合物的含水乳液(即快速固化漆基或組分)和用量足以使聚胺官能團聚合物的共軛酸脫質子的揮發性鹼的含水分散體，其中所述聚胺官能團聚合物的Tg為至少約-10℃，它由下述可聚合的單體形成(a)丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯，其中烷基酯是C1-C18烷基酯；(b)約0.1-約5wt％基於丙烯酸或甲基丙烯酸成膜聚合物的至少一種仲或叔氨基丙烯酸酯單體，或仲或叔氨基甲基丙烯酸酯單體，，和(c)約0.1-約5wt％基於丙烯酸或甲基丙烯酸成膜聚合物的選自丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺和N-烷基醇丙烯醯胺的可交聯的單體；以及所述聚胺官能團聚合物具有摻入其中的小於3wt％基於所述成膜聚合物的親水單體，(f)包括含Tg至少約-10℃且帶有強陽離子側基的聚合物(即快速固化組分)的含水分散體以及含Tg等於或大於約-10℃且帶有弱酸性側基的聚合物的含水分散體的組合物，(g)含Tg至少約-10℃且帶有強陽離子側基和弱酸性側基二者的聚合物的含水分散體(即快速固化漆基)，其中聚合物具有。
合適的聚合物漆基包括，但不限於諸如下述的均聚物、共聚物或三元共聚物的膠乳聚合物如丙烯酸和/或甲基丙烯酸、聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丙烯酸、苯乙烯-丁二烯、醋酸乙烯酯-丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-一種有支鏈的烷烴酸酯(versatate)乙烯酯、醋酸乙烯酯-馬來酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-氯乙烯-丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸和氨基甲酸乙酯聚合物，所述均聚物、共聚物或三元共聚物任選地含有達10wt％的官能單體(如羧酸、磷酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽、醯胺等官能團單體及其結合)。任選地摻入到不透明預油漆(i)和增量劑預油漆(ii)以及選自(i)和(ii)預油漆的不同預油漆或其它預油漆中的聚合物漆基可與摻入到漆基預油漆(iii)中的聚合物漆基相同或不同。同樣，摻入到不透明/漆基預油漆I和增量劑預油漆II中以及選自I和II不同預油漆或其它預油漆中的聚合物漆基可彼此相同或不同。也可在預油漆中包括其它漆基如醇酸樹脂及其與氯化橡膠、溶於溶劑的熱塑性丙烯酸、不飽和聚酯、兩部分(two-part)環氧化物的混合物。
增稠劑是包括向油漆中加入的改進流變性的任何材料的通用術語。此處使用的優選的增稠劑是締合的增稠劑。此處所使用的合適的增稠劑包括聚乙烯醇(PVA)、疏水改性的、鹼可溶的乳液(這在本領域中被稱為HASE乳液)、鹼可溶的或鹼可溶脹的乳液(這在本領域中被稱為ASE乳液)、疏水改性的環氧乙烷-氨基甲酸乙酯聚合物(這在本領域中被稱為HEUR增稠劑)以及纖維素增稠劑如羥甲基纖維素(HMC)、羥乙基纖維素(HEC)、疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、羧甲基纖維素鈉(SCMC)、羧甲基2-羥乙基纖維鈉、2-羥丙基甲基纖維素、2-羥乙基甲基纖維素、2-羥丁基甲基纖維素、2-羥乙基乙基纖維素和2-羥丙基纖維素等。還可用作增稠劑的有煅制二氧化矽、矽鎂土和其它類型的粘土和鈦酸鹽螯合劑等。
此處使用的合適的分散劑包括非離子、陰離子和陽離子分散劑，如2-氨基2-甲基1-丙醇(AMP)、二甲基氨基乙醇(DMAE)、三聚磷酸鉀(KTPP)、多磷酸三鈉(TSPP)、檸檬酸和其它羧酸等。陰離子聚合物如基於聚羧酸基的均聚物或共聚物，其中包括疏水或疏水改性的那些，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或馬來酸酐與各種單體如苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、二異丁烯和其它親水或疏水共聚單體的共聚物。還包括前述聚合物的鹽以及這些分散劑的混合物。
合適的消泡劑包括矽氧烷基和礦物油基消泡劑等。
若在漆基預油漆中使用無溶劑的膠乳聚合物漆基，則助凝結劑不是必須的。無溶劑的漆基典型地具有低的Tg和低的最低成膜溫度，因此它們可在環境溫度(如約20℃)下成膜。若要求助凝結劑，優選在漆基預油漆(iii)和任何其它含有膠乳聚合物漆基的預油漆中摻入助凝結劑。合適的助凝結劑、增塑劑和其它任選的溶劑包括乙二醇、丙二醇、己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯(TEXANOLTM)、乙二醇醚、溶劑油、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一丁醚、鄰苯二甲酸酯和己二酸酯等。
合適的殺黴菌劑和殺蟲劑包括氧化鋅、異噻唑酮和三唑等。
合適的表面活性劑包括陽離子、陰離子和非離子表面活性劑。
此處所使用的術語「路」用作類屬術語，它包括可持續或間斷地暴露在行人、移動交通工具、拖拉機或航空器中的任何戶內或戶外的固體表面。「路」的一些非限制性實例包括公路、街道、車道、人行道、負重區域、停車場、屋頂、混的門(如工廠或商場)等表面。表面材料可以是磚石、焦油、瀝青、樹脂、水泥、陶瓷、塑料、石頭、粉飾灰泥、瓷磚、木材、聚合物材料、金屬如鋁、不鏽鋼或碳鋼)及其結合。所有基質可以已經具有一層或多層已有的塗層或油漆，而所述塗層或油漆可以是新刷的或老化的。
可通過本領域技術人員已知的許多方式(包括，但不限於噴塗、輥塗、粉刷、擠出及其結合)將路標漆塗敷到表面上。
任何預油漆可任選地含有促進路標漆乾燥的吸收劑，前提是吸收劑在塗敷油漆的時間範圍內被加入到預油漆中。向預油漆中加入吸收劑將導致粘度的快速增加，這使得難以塗敷或不可能塗敷。因此，可在塗敷路面之前迅速加入吸收劑。另外，可獨立地加入吸收劑。合適的吸收劑包括有機的超吸收聚合物、離子交換樹脂、中空球形聚合物、分子篩、滑石、無機吸收劑如無機超吸收矽膠和Sumica矽膠、多孔和無孔含碳材料、被囊包的鹼可溶脹的聚合物及其混合物。所使用的吸收劑量介於約0.01wt％-約90wt％，優選約0.1wt％-約70wt％，更優選約1wt％-約30wt％，基於最終油漆中的膠乳聚合物的總重量。
當使用促進油漆乾燥的金屬時，路標漆產品的延遲可以是尤其有利的。這種技術包括加入任選的添加劑，如促進路標漆乾燥的吸收劑或使用交聯/固化或「快速固化」(如本發明所定義的)的反應性成分。由於這些體系基於有限的罐儲期且在製備後必須使用，在使用位置處配製路標漆提供了改進的製造技術。由於油漆在配製後不久就使用，使得利用這種技術變得實際得多。通過在塗敷路標漆後不久或同時在敷料器本身中製備路標漆可進一步加強這一技術。在敷料器(如固定在用於道路劃紋的車輛後部的敷料器)中製備避免了通常與使用快速固化油漆體系有關的問題，即不穩定性或快速吸水的問題，所述快速固化油漆體系提供快速固化的特徵，但有時要求在活化快速固化特徵(即通過混合或添加)之後，在很短的時間內(如數分鐘到數小時)塗敷油漆。
這種快幹體系在道路上具有很短的乾燥時間和/或超聲高度持久的標記。為了在敷料器中實現油漆的配製，有利地將預油漆、泵和敷料器固定在車輛上，然後塗敷標記。
通過加入與水相容的或乳化的環氧化物、水溶性異氰酸酯和矽烷等可實現水基路標漆的交聯。快速固化漆基體系(如本發明所述)還代表一種類型的交聯或固化(即離子交聯或固化)，且對油漆應用來說，其應用也有益於油漆製造的延遲。這使得可在路標漆中使用罐儲期很有限的快速固化組分。例如，具有導致質子化胺很少損失揮發性鹼(揮發性鹼將使之脫質子)的pKa值的聚胺具有差的穩定性，但在道路上很快速地乾燥。這一快速固化和交聯體系有益於油漆的延遲製備，所述製備適於並包括在敷料器中製備油漆，由於其短的罐儲期。
此處的預油漆使得可在多處而不是在傳統的油漆製造工廠中生產最終的路標漆，和它可包括在使用位置處如在聯線的油漆車輛中或在作業現場中、在經銷商處、在政府運輸機構處和在銷售點處(例如製造商的零售商店或大的零售建築產品機構)生產路標漆。
為了使製備一系列路標漆所需的油漆成分最小，需要考慮系列油漆所要求的主要性能的極端情況，然後配製以各種組合方式以及用量混合的預油漆，提供在其極端值以及中間值下所要求的主要性能。也可通過加入增強所需性能的油漆添加劑來改進特定的性能。
此處所披露的所有範圍是涵蓋一切的，且整組範圍的最小值和最大值是可以結合的。
實施例實施例1混合下述成分，形成一種白色不透明的預油漆，所述預油漆應當具有50.8％的PVC，57.43％的VS和79.0％的固體重量。成分 用量(1bs/100加侖)不透明顏料-TiO21000.0(TiPure R-900，E.I.DuPont and company，Wilmington，DE)分散劑-Tamol 901 30％28.0(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)潤溼助劑-Surfynol CT 136 12.0(Air Products，Inc.，Allentown，PA)消泡劑-Drew L-49310.0(Drew Chemical Company，Kearny，NJ)丙烯酸乳液聚合物漆基50％固體(Rhoplex AC-630，(Rohm 532.7and Haas Company，Philadelphia，PA))助凝結劑-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN) 20.0水 14.2氫氧化銨(28％NH3) 6.0HEUR增稠劑-Acrysol SCT-275 1.5(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用實驗室混合器(它具有45°角的攪拌葉片)製備預油漆。結合併混合漆基、水、分散劑、潤溼助劑和消泡劑。緩慢加入二氧化鈦，並攪拌混合物15-20分鐘。然後加入助凝結劑、增稠劑、氫氧化銨和視需要，另外的水。
實施例2混合下述成分，形成一種黃色不透明顏料的預油漆，所述白色不透明的預油漆應當具有51.7％的PVC，57.7％的VS和67.5％的固體重量。成分 用量(lbs/100加侖)不透明顏料-TiO2181.8(TiPure R-900，E.I.DuPont and company，Wilmington，DE)黃色顏料-Hansa Yellow(Engelhard Corp.，New Jersey)291.0潤溼助劑-Surfynol CT 136 10.9(Air Products，Inc.，Allentown，PA)分散劑-Tamol 901 30％ 26.0(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)消泡劑-Drew L-493 9.1(Drew Chemical Company，Kearny，NJ)丙烯酸乳液聚合物漆基50％固體(Rhoplex AC-630，(Rohm525.4and Haas Company，Philadelphia，PA)助凝結劑-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN)20.9水18.8氫氧化銨(28％NH3)5.4HEUR增稠劑-Acrysol SCT-2751.4(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用實驗室混合器(它具有45°角的攪拌葉片)製備預油漆。結合併混合漆基、水、分散劑、潤溼助劑和消泡劑。緩慢加入二氧化鈦和黃色顏料，並攪拌混合物15-20分鐘。然後加入助凝結劑、增稠劑、氫氧化銨和視需要，另外的水。
實施例3混合下述成分，形成一種體質顏料的預油漆，所述預油漆應當具有61.0％的PVC，61.4％的VS和77.4％的固體重量。成分 用量(lbs/100加侖)碳酸鈣增量劑-Omyacarb 5(Omya，Proctor，VT)845.1分散劑-Tamol 901 30％ 4.9(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)潤溼劑-Surfynol CT-1361.8(Air Products，Inc.，Allentown，PA)消泡劑-Drew L-493 5.0(Drew Chem.Corp.，Kearny，NJ)丙烯酸漆基(Rhoplex AC-630，50％固體(Rohm and Haas 452.0Company，Philadelphia，PA)甲33.3助凝結劑-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN)23.3水14.0氫氧化銨(28％NH3)3.7HEUR增稠劑-Acrysol SCT-2750.2(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用實驗室混合器(它具有45°角的攪拌葉片)製備預油漆。結合併混合漆基、水、分散劑、潤溼助劑和消泡劑。緩慢加入二氧化鈦和黃色顏料，並攪拌混合物15-20分鐘。然後加入助凝結劑、增稠劑、氫氧化銨和視需要，另外的水。
實施例4混合下述成分，形成一種快速固化的聚胺預油漆，所述預油漆應當具有0％的PVC，27.4％的VS和28.8％的固體重量。成分用量(lbs/100加侖)聚胺(29.8％)*837.54水 12.5甲醇20.0
*如US6013721，實施例3中所述。
實施例5通過以下述方式如上所述混合預油漆形成路標漆。油漆預油漆(lbs)水No.白色顏料增量劑聚胺實施例1實施例3實施例45-1160.44 1244.88 -15.45-2112.31 1286.38 -15.45-3160.44 1244.88 8.0 7.75-4112.31 1286.38 8.0 7.75-5160.44 1244.88 16.0 -5-6112.31 1286.38 16.0 -所得油漆應具有下述性能油漆油漆性能No.PVC(％)VS(％)WS(％)5-1 60.0 60.0 76.75-2 60.3 60.0 76.75-3 60.0 60.1 76.95-4 60.3 60.1 76.95-5 60.0 60.2 77.15-5 60.3 60.2 77.1油漆No.5-1是較慢乾燥的白色車輛油漆。油漆No.5-2是較低成本、較慢乾燥的白色車輛油漆。油漆No.5-3是快速乾燥的白色車輛油漆。油漆No.5-4是較低成本、快速乾燥的白色車輛油漆。油漆No.5-5是較快乾燥的白色車輛油漆。油漆No.5-6是較低成本、較快乾燥的白色車輛油漆。
實施例6
通過以下述方式如上所述混合預油漆形成黃色路標漆。油漆預油漆(lbs)水No.黃色顏料增量劑聚胺實施例2實施例3實施例46-1 119.98 1231.05 -15.46-2 76.35 1286.38 -15.46-3 119.98 1231.05 8.0 7.76-4 76.35 1286.38 8.0 7.76-5 119.98 1231.05 16.0 -76.35 1286.38 16.0 -所得油漆應具有下述性能油漆油漆性能No.PVC(％)VS(％)WS(％)6-1 60.0 60.0 75.76-2 60.3 60.0 76.06-3 60.0 60.1 75.96-4 60.3 60.1 76.26-5 60.0 60.2 76.16-6 60.3 60.2 76.4油漆No.6-1是較慢乾燥的黃色車輛油漆。油漆No.6-2是較低成本、較慢乾燥的黃色車輛油漆。油漆No.6-3是快速乾燥的黃色車輛油漆。油漆No.6-4是較低成本、快速乾燥的黃色車輛油漆。油漆No.6-5是較快乾燥的黃色車輛油漆；和油漆No.6-6是較低成本、較快乾燥的黃色車輛油漆。
權利要求
1.一套不同但相容的流體預油漆套漆，其中包括(i)含至少一種白色不透明顏料的至少一種不透明預油漆；(ii)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；以及(iii)含至少一種聚合物漆基的至少一種聚合物預油漆，其中該預油漆足以形成一種路標漆系。
2.一套不同的，但相容的流體預油漆套漆，其中包括(I)含至少一種不透明顏料和至少一種聚合物漆基的至少一種不透明/漆基預油漆；以及(II)含至少一種體質顏料和至少一種聚合物漆基的的至少一種增量劑/漆基預油漆；其中該預油漆足以形成一種路標漆系。
3.權利要求1或2的預油漆套漆，其中進一步包括至少一種含快速固化成分的流體預油漆。
4.權利要求1的預油漆套漆，其中預油漆進一步包括至少一種快速固化成分。
5.權利要求1或2的預油漆套漆，其中聚合物漆基是快速固化的漆基。
6.權利要求1或2的預油漆套漆，其中聚合物漆基是膠乳聚合物。
7.權利要求1或2的預油漆套漆，其中預油漆數目為3-15。
8.權利要求1或2的預油漆套漆，其中不透明預油漆進一步包括至少一種著色劑。
9.權利要求8的預油漆套漆，其中著色劑是白色或黃色。
10.一種形成至少一種路標漆系的方法，該方法包括下述步驟(a)提供不同但相容的流體預油漆，其中包括(i)含至少一種白色不透明顏料的至少一種不透明預油漆；(ii)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；以及(iii)含至少一種聚合物漆基的至少一種流體漆基預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
11.形成系列路標漆的方法，所述系列路標漆包括至少兩種漆系，其中該方法包括下述步驟(a)提供一套不同但相容的足以配製至少兩種漆系的流體預油漆，這套預油漆包括(i)含至少一種白色不透明顏料的至少一種不透明預油漆；(ii)含至少一種體質顏料的至少一種增量劑預油漆；(iii)含至少一種聚合物漆基的至少一種漆基預油漆；和(iv)選自預油漆(i)，(ii)或(iii)的至少一種另外的不同的流體預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成路標漆系。
12.一種形成至少一種路標漆系的方法，其中該方法包括下述步驟(a)提一套不同的，但相容的流體預油漆，其中包括(I)含至少一種白色不透明顏料和至少一種聚合物漆基的至少一種不透明/漆基預油漆；以及(II)含至少一種體質顏料和至少一種聚合物漆基的的至少一種增量劑/漆基預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成路標漆系。
13.形成系列路標漆的方法，所述系列路標漆包括至少兩種漆系，其中該方法包括下述步驟(a)提供一套不同的，但相容的足以配製至少兩種漆系的流體預油漆，這套預油漆包括(i)含至少一種白色不透明顏料和至少一種聚合物漆基的至少一種不透明/漆基預油漆；以及(ii)含至少一種體質顏料和至少一種聚合物漆基的的至少一種流體增量劑/漆基預油漆；和(iii)選自預油漆(I)和(II)的至少一種另外的不同的流體預油漆；和(b)將預定量的各預油漆分散在容器或敷料器中，形成路標漆系。
14.權利要求10、11、12或13的方法，其中該套預油漆進一步包括含快速固化組分的至少一種流體預油漆。
15.權利要求10、11、12或13的方法，其中不透明預油漆(i)、漆基預油漆(ii)、不透明/漆基預油漆(I)或增量劑/漆基預油漆(II)進一步包括一種快速固化組分。
16.權利要求10、11、12或13的方法，其中聚合物漆基是快速固化的漆基。
17.權利要求10、11、12或13的方法，其中聚合物漆基是膠乳聚合物。
18.權利要求10、11、12或13的方法，其中預油漆數目為4-15。
19.權利要求10或11的方法，其中進一步包括在將其分散到敷料器之前、同時或之後混合預油漆的步驟。
20.權利要求10或11的方法，其中進一步包括在將其分散到敷料器之前或同時混合預油漆的步驟。
21.權利要求12或13的方法，其中進一步包括在將其分散到容器之前、同時或之後混合預油漆的步驟。
22.權利要求12或13的方法，其中進一步包括在將其分散到敷料器之前或同時混合預油漆的步驟。
23.權利要求10、11、12或13的方法，其中進一步包括在將其分散到容器之前、同時或之後調節預油漆粘度的步驟。
24.權利要求10、11、12或13的方法，其中進一步包括在將其分散到敷料器之前或同時調節預油漆粘度的步驟。
25.權利要求10、11、12或13的方法，其中進一步包括加入增強塗敷或路標漆的最終性能的另外的成分的步驟。
26.權利要求10、11、12或13的方法，其中進一步包括向分散的預油漆套漆中加入至少一種著色劑的步驟。
27.權利要求26的方法，其中著色劑是白色或黃色。
28.權利要求10、11、12或13的方法，其中不透明預油漆(i)進一步包括至少一種著色劑。
29.權利要求12或13的方法，其中不透明/漆基預油漆(I)進一步包括至少一種著色劑。
30.權利要求29的方法，其中著色劑是白色或黃色。
31.權利要求10、11、12或13的方法，其中在預油漆製造工廠處進行該方法。
32.權利要求10、11、12或13的方法，其中在銷售點進行該方法。
33.權利要求10、11、12或13的方法，其中在使用位置處進行該方法。
34.權利要求10、11、12或13的方法，其中通過計算機控制該方法。
35.能進行權利要求10、11、12或13的方法的設備。
36.包括權利要求35的設備的車輛，其中設備固定在所述車輛上。
全文摘要
本發明提供了一套形成路標漆用的預油漆。本發明還提供了在塗敷點處使人們塗敷路標漆，變化路標漆性能以適應包括溫度、溼度和交通流量等環境條件的方法。
文檔編號B44D3/08GK1416455SQ01805208
公開日2003年5月7日 申請日期2001年2月16日 優先權日2000年2月18日
發明者約翰·麥可·福裡爾, 約翰·威廉姆·胡克三世, 貝恩哈德·赫爾穆特·利澤爾, 傑瑞·威廉姆·瓦施爾, 丹尼斯·鮑爾·羅拉赫, 唐納德·克雷格·沙爾, 安·羅伯遜·赫米斯 申請人:約翰·麥可·福裡爾, 約翰·威廉姆·胡克三世, 貝恩哈德·赫爾穆特·利澤爾, 傑瑞·威廉姆·瓦施爾, 丹尼斯·鮑爾·羅拉赫, 唐納德·克雷格·沙爾, 安·羅伯遜·赫米斯