专利名称：预油漆和由预油漆制备路标漆的方法
相关申请的交叉引证本申请要求美国临时申请60/183655(2000年2月18日申请)、60/183656(2000年2月18日申请)和60/247639(2000年11月10日申请)的优先权。
背景技术：
发明领域本发明涉及预油漆套漆(sets of prepaints)、由这预油漆套漆制备路标漆系的方法，以及涉及由这预油漆套漆制备一系列路标漆的方法。
相关领域的说明油漆配制包括以正确的比例选择和混合合适的油漆成分的工艺，从而提供具体特定成本、加工和处理性能以及所需的最终干燥漆膜性能的油漆。许多油漆配方的主要成分是漆基、不透明颜料、任选的颜料增量剂和流动介质，如水(在油漆是水基漆如胶乳油漆的情况下)或溶剂(在油漆是溶剂基漆如油基漆的情况下)。典型地，任选的组分包括消泡剂、凝结剂、增塑剂、增稠剂、不增稠的流变改性剂、溶剂、干燥剂、防结皮剂、表面活性剂、杀霉菌剂、杀虫剂和分散剂。在配制油漆并将其涂敷到表面上后，在施加或不施加热或辐照的情况下，通过水和/或溶剂的蒸发干燥油漆，和漆基形成其中含有颜料和增量剂颗粒(若存在的话)的膜。
配制油漆是复杂的。不是简单地以不同比例混合一些油漆成分的事情。相反，它包括取决于所需油漆的类型，选择和以不同比例混合不同的油漆成分。这要求制造商储存许多不同的所要求成分，和取决于具体制备的油漆类型，在制造过程中变化油漆成分。
此外，它要求在供应链中，和尤其是油漆零售商携带大量详细目录的油漆，以便提供具有各种光泽程度、配色料、特定的最终应用(如外用或内用)和各种质量的系列油漆。可能希望在相对大规模的工厂中或在相对小规模的销售点或使用位置处(point-of-use)使用有限量的油漆成分制备所有这些不同的油漆配方，从而使制备系列油漆所要求的油漆成分的数目和类型最小来制造油漆。
一般地，路标漆配方不如建筑漆配方复杂，和典型地仅被有限种类的颜色(白色、黄色、浅蓝色、红色和黑色)染色，而不是被可获得用于许多建筑漆配方的极端广泛范围内的颜色所染色。然而，必须结合许多不同成分以形成最终的路标漆。路标漆配方还要求快速固化，这进一步使其配方复杂化，因为制造商、零售商或用户必须均衡在这些油漆所显示出的固有的有限的罐储期内快速固化的优点。另外，由于道路安全要求，需要路标漆可在不同条件下而不是在涂敷建筑漆所典型地经历的条件下被涂敷。例如，需要路标漆可在刚刚高于0℃到大于40℃的温度范围内和在不同的湿度中被涂敷。另外，路标漆在涂敷后立即暴露在苛刻的条件下，如大的交通流量以及劣化和不可预测的气候。
因此，需要一种路标漆，它除了具有延时产品区别所提供的其它好处之外，还可在施涂敷处和在环境条件下(包括温度、湿度和交通流量等)被使用。
发明概述要求制造商和零售商典型地提供包括至少两种漆系的系列油漆。此处所使用的“包括至少两种漆系的系列油漆”是指定义第一个漆系的可观察到的性能的特定选择含量与定义第二个漆系的可观察到的性能的特定选择含量组合在一起，以确定系列油漆中的一些油漆。例如，为了制备包括至少四种漆系的系列油漆，需要制备囊括四种光泽程度、四种配色料、两种应用范围-外用和内用，以及三种质量水平，和优选所有这些的结合的油漆，这意味着需要96种(4×4×2×3)不同的油漆配方。然而，例如由于商业因素，选择删去达10-60％油漆总数的某些确定的油漆的系列油漆也囊括于其中。此外认为其中包括干燥的漆膜的可观察到的性能基本上，而不是完全满足此处的定义的系列油漆；例如在标准、较好和补充生产线中的户外中间影调的有光漆的光泽可有些不同，而不脱离本发明系列油漆的含义。
此处所使用的“漆系”包括提供干燥漆膜性能的至少两种油漆，它们实质在至少一种可观察到的性能(如颜色和户外的耐用性)上彼此互不相同。
此处所使用的，若通过混合预油漆而形成的油漆没有明显的胶态不稳定性信号(如絮凝)，则预油漆是“相容的”。优选地，预油漆以及由预油漆形成的油漆当流经200目的分子筛时，显示出5g残渣如凝胶和砂砾/L油漆，更优选小于1g残渣。
本发明提供了一套不同的，但相容的足以配制至少一种用于路标应用的漆系的流体预油漆。预油漆包括含至少一种不透明颜料的至少一种流体预油漆、含至少一种体质颜料的至少一种流体预油漆以及含至少一种聚合物漆基的至少一种流体预油漆。优选地，预油漆数目为3-15。
本发明还提供一种形成至少一种用于路标应用的漆系的方法，其中该方法包括下述步骤(a)提供一套不同的，但相容的足以配制至少一种用于路标应用的漆系的流体预油漆。这套预油漆包括(i)含至少一种不透明颜料的至少一种不透明预油漆；(ii)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；和(iii)含至少一种聚合物漆基的至少一种漆基预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
本发明进一步提供了形成系列油漆的方法，该系列油漆包括至少两种用于路标应用中的漆系，该方法包括下述步骤(a)提供一套不同的，但相容的足以配制一系列路标漆的流体预油漆。这套预油漆包括(i)含至少一种不透明颜料的至少一种不透明预油漆；(ii)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；和(iii)含至少一种聚合物漆基的至少一种漆基预油漆；和(iv)选自预油漆(i)，(ii)和(iii)的至少一种另外的不同的预油漆；和
(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成油漆。预油漆总数优选4-15。
上述方法可进一步包括在将其分散到容器中之前、同时或之后或在将其分散到敷料器中之前或同时混合预油漆的步骤。
在另一实施方案中，通过使用一套不同的，但相容的流体预油漆可实现上述目标，该预油漆足以配制至少一种用于路标应用的漆系。这套预油漆包括(i)含至少一种不透明颜料和至少一种聚合物漆基的不透明/漆基预油漆；和(ii)含至少一种体质颜料的至少一种体质颜料。预油漆数优选2-15，本发明还提供一种形成用于路标应用中的至少一种油漆，该方法包括下述步骤(a)提供一套不同的，但相容的足以配制一系列漆系的流体预油漆。这套漆系包括(i)含至少一种不透明颜料和至少一种聚合物漆基的不透明漆基预油漆；和(ii)含至少一种体质颜料和至少一种聚合物漆基的至少一种增量剂/漆基预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
本发明提供了形成一套油漆的方法，该套油漆包括至少两种用于路标应用的漆系，该方法包括下述步骤(a)提供一套不同的，但相容的足以配制一系列路标漆的流体预油漆。这套预油漆包括(I)含至少一种不透明颜料和聚合物漆基的至少一种不透明/漆基预油漆；(II)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；和(III)选自(I)或(II)的至少一种另外的不同的不透明/漆基预油漆或一种增量剂预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成系列油漆。
上述方法可进一步包括在将其分散到容器中之前、同时或之后或在将其分散到敷料器中之前或同时混合预油漆的步骤。
该方法可进一步包括在将其分散到容器之前、同时或之后或在将其分散到敷料器中之前或同时，使用增稠剂、水或其混合物调节被分散预油漆粘度的步骤。可在油漆制造设备中、在销售点或使用位置处进行该方法并可通过计算机来控制。
可使用添加剂以加强路标漆的涂敷或路标漆的最终性能。另外，可向被分散的预油漆中加入至少一种着色剂、典型地白色或黄色着色剂。或者不透明预油漆可进一步包括至少一种着色剂。着色剂优选白色或黄色。
预油漆可包括一种聚合物漆基(它是一种胶乳聚合物)。它们可进一步包括至少一种快速固化的流体预油漆，或者这套预油漆可含有一种聚合物漆基(它是一种快速固化的漆基)，或者快速固化组分可作为独立的成分被加入。此外，可使用上述的混合物。
可制备一种或多种漆系。漆系包括两种或多种不同的油漆，所述油漆本质上在至少一种可观察到的性能上彼此互不相同。
若仅需一种漆系，即若一种主要性能是可变的(如光泽程度、配色料、应用类型或质量类型)，那么可由各种不透明预油漆(i)增量剂预油漆(ii)和漆基预油漆(iii)或各种不透明/漆基预油漆(I)和预油漆增量剂(II)制造完整的漆系。
若包括两种漆系的系列油漆是所需的，即两种主要性能是可变的(如选自光泽程度、配色料、应用类型以及质量类型中的两种性能)，那么取决于待变化的主要性能，可由下述制造这系列油漆至少一种不透明预油漆(i)、增量剂预油漆(ii)和漆基预油漆(iii)中的一种，和至少一种另外的不同的预油漆，该预油漆选自不透明预油漆(i)、增量剂预油漆(ii)和漆基预油漆(iii)；和不透明/漆基(I)、至少一种预油漆(I)、增量剂预油漆(II)中的一种和至少一种另外的不同的预油漆，该预油漆选自不透明/漆基预油漆I和增量剂预油漆II；选自预油漆(i)，(ii)和(iii)的“另外的不同的预油漆”，或者选自预油漆(I)和(II)的“另外的不同的预油漆”是指分别不同于预油漆(i)，(ii)和(iii)或(I)和(II)的预油漆，但是满足与预油漆(i)，(ii)和(iii)或预油漆(I)和(II)有关的限制。
若包括三种漆系的系列油漆是所需的，即三种主要性能是可变的(如三种性能选自光泽程度、配色料、应用类型以及质量类型)，那么取决于待变化的主要性能，可由下述制造这系列油漆至少一种不透明预油漆(i)、其增量剂预油漆(ii)和漆基预油漆(iii)中的一种，和至少两种另外的不同的预油漆，该预油漆选自不透明预油漆(i)增量剂预油漆(ii)和漆基预油漆(iii)；或至少一种不透明/漆基预油漆(I)、增量剂预油漆(II)中的一种和至少两种选自预油漆I和II的另外的不同的预油漆。
若包括四种漆系的系列油漆是所需的，即四种主要性能是可变的(如光泽程度、配色料、应用类型以及质量类型)，那么取决于待变化的主要性能，可由下述制造完整的系列油漆至少一种不透明预油漆(i)，增量剂预油漆(ii)，漆基预油漆(iii)中的一种，和至少三种另外的不同的预油漆，该预油漆选自预油漆(i)，(ii)和(iii)，或至少一种不透明/漆基预油漆(I)、增量剂预油漆(II)中的一种和至少一种选自预油漆I和II的另外的不同的预油漆。
可重复以上技术来尽可能所需地变化许多另外的主要性能。
颜料的体积浓度(此处称为“PVC”)是配方“富含漆基”程度的量度。此处根据下式计算PVCPVC(％)＝(颜料的体积+增量剂的体积)/(颜料的体积+增量剂的体积+漆基的体积)×100体积含固量(此处称为“VS”)是颜料的干燥体积加上增量剂的干燥体积加上漆基的干燥体积。此处根据下式计算VSVS(％)＝(颜料的干燥体积+增量剂的干燥体积+漆基的干燥体积)/(配方的总体积)×100若存在添加剂，则在测量总的干燥体积时，不包括其体积。
以上各实施方案中，选择预油漆使得它们可提供大的配制空间，以便当预油漆处在极端条件下时，所需的最终油漆性能在所确定的混合空间内。在许多情况下，预油漆不是实际的油漆；然而，通过将预油漆放到这些极端条件下，可使漆系可获得的混合空间最大化。当预油漆、添加剂和着色剂均完全相容时，它们可以所需的比例混合，从而实现所需的漆系和系列油漆，而没有诱发胶态不稳定性。
这一技术类似于在混合物组分设计的统计设计和分析中所使用的设计原理，然而不去设计混合物空间来利用在其内部的应答表面，而是设计混合物空间的边界，使油漆体系的挠性最大。成功的关键是在各预油漆中各成分的互溶和整个混合物空间内预油漆的互溶。
可以许多方式预测油漆性能。一种方法是使用标准的混合物组分实验设计统计工具，开发混合物空间的应答表面模型。然后可通过线性优化程序、通过大量表格研究或通过图形分析工具，使用这些简单的统计模型。另一方法是简单地使用经验方法来测量哪一种混合对具体的漆系来说是需要的，然后在油漆制造机软件中使用那些简单的经验配方。
这些技术的延伸是具有自动预测试某些主要性能的油漆机(如粘度、干燥速度、浑浊度或颜色)和在由预油漆配制油漆的过程中作小量的调节。在油漆机中的反馈环可提供更精确的粘度、干燥速度、浑浊度和目标色彩的匹配。
若在预油漆中包括着色剂和任选的添加剂来加强特定的油漆性能以及使添加剂和/或着色剂完全相容，即可以任何比例混合，而没有引发胶态不稳定性，然后以落入在所需的配方空间内的任何组合混合各组分，实现最终油漆的所需性能。然而对于相容的着色剂和任选的添加剂来说是足够的，即可以所需比例混合各组分，在系列油漆中实现所需的性能框架，而没有引发胶态不稳定性。
此处所述的“相容的油漆成分”可在各种预油漆和由该预油漆形成的油漆中组合，提供所使用的成分用量的性能特征。
优选地，本发明方法中所使用的所有流体预油漆具有相同或相似的粘度。这可辅助混合。由于在预油漆中的成分的事先平衡，认为可降低最终油漆的粘度。
配制预油漆使油漆制造的挠曲性最大。与其购买各油漆成分，不如油漆制造商和甚至在销售点和使用位置处(油漆商店、油漆公司和承包工厂)的购买者可购买所要求的整套预油漆来制备所需的系列油漆。这些预油漆含有至少一种不透明预油漆、增量剂预油漆和漆基预油漆以及可能地另外的预油漆，取决于配制所需的挠曲性。任选地，上述预油漆可与包括至少一种着色剂(如着色的颜料或染料)的另外的预油漆混合。
本发明的方法并不限于仅制备胶乳油漆本身，也可扩展到制备任何水溶性或溶于溶剂的涂料，或要求混合包括密封剂、填缝料、腻子、漆基的成分的相关建筑产品以及其它与建筑有关的产品。
发明详述在一个实施方案中，预油漆是流动的二氧化钛预油漆，其中包括至少一种二氧化钛不透明颜料、至少一种分散剂、至少一种增稠剂和水。预油漆成分和其它任选的油漆成分彼此互溶且在最终的油漆中互溶。预油漆具有约30-约80％的体积含固量，优选约40％-约65％，约50-约250KU的斯氏(Stormer)粘度，优选约60-约150KU。优选地，预油漆对沉降稳定，即颜料在25℃下在10天后不沉降。
在另一实施方案中，预油漆是配制含其它油漆成分的着色的胶乳油漆用的流动的二氧化钛预油漆，该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、至少一种成膜或不成膜的聚合物漆基和水。预油漆成分彼此互溶且与其它任选的油漆成分彼此互溶。预油漆具有约30-约80％，优选约40％-约65％的体积含固量，约35％-100％，优选约45％-100％的PVC，和约50-约250KU，优选约60-约150KU的斯氏粘度。优选地，预油漆对沉降稳定，即颜料在25℃下在10天后不沉降。任选地，聚合物漆基被吸收到二氧化钛不透明颜料或存在的其它浑浊剂上。
在预油漆、颜料、增量剂的一个实施方案中，预油漆包括至少一种无机增量剂、至少一种增稠剂、一种聚合物漆基和水。预油漆具有约30-约80％，优选约40％-约70％的体积含固量，约35％-100％，优选约40％-100％的PVC，和约50-约250KU，优选约60-约150KU的斯氏粘度。预油漆成分彼此互溶且与其它预油漆成分彼此互溶，并且应当与将使用的其它预油漆成分相容。
在增量剂预油漆(II)的实施方案中，流动的颜料增量剂预油漆包括至少一种无机增量剂、至少一种增稠剂、一种聚合物漆基和水。预油漆具有约30-约80％，优选约40％-约70％的体积含固量，约35％-100％，优选约40％-100％的PVC，和约50-约250KU，优选约60-约150KU的斯氏粘度。预油漆成分彼此互溶且与其它预油漆成分彼此互溶，并且应当与将使用的其它预油漆成分相容。
在一个实施方案中，流动的胶乳聚合物漆基预油漆包括一种Tg为约-30℃-约70℃，优选约-10℃-约60℃的水溶性胶乳聚合物以及水。漆基预油漆具有约25-约70％，优选约30％-约65％的体积含固量，以及在1.25s-1的剪切速率下，小于约100000cps，优选约100-约50000cps的布鲁克菲尔德粘度。预油漆成分彼此互溶且与将使用的其它预油漆成分相容。
在使用预油漆I，II，i，ii，和iii的实施方案中，可包括少量即小于约20wt％的常规的油漆添加剂(基于预油漆的总重量)，如酸、碱、消泡剂、助凝结剂、分散树脂、杀霉菌剂、杀虫剂、防冻剂、耐用增强剂(包括与水相容的或乳化的环氧树脂、水溶性异氰酸酯和硅烷)等。这些添加剂必须与预油漆中的其它油漆成分和本发明方法中所使用的其它预油漆互溶。此外，若使用耐用增强剂，则路标漆可具有小于约8小时的罐储期，从而需要在这一时间范围内使用。
此处所使用的不透明颜料包括在所有可见波长范围内，赋予油漆白色散射能力，而没有较高程度吸收的白色颜料。颜料增量剂是无机固体或不透明聚合物，它们并不赋予油漆原色或遮盖能力，但是它们对那些性能具有二级影响。用于深色尤其的配色料典型地不含有或仅极低地含有不透明颜料。
合适的不透明颜料包括二氧化钛或二氧化钛与辅助盖底颜料(如孔隙化胶乳聚合物颗粒、氧化锌、氧化铅、合成聚合物颜料及其混合物)的结合。金红石和锐钛矿级二氧化钛适用于本发明。优选金红石型二氧化钛。二氧化钛的表面可用各种有机或无机表面处理剂如二氧化硅、氧化铝、氧化锆的氧化物进行处理。煅制二氧化钛也可用于本发明。
此处有用的孔隙化胶乳颗粒具有约100nm-约2500nm，优选约500nm-1100nm的平均粒径和约10％-约75％的孔隙分数。孔隙化胶乳颗粒具有至少一个孔隙，但是可具有多个孔隙、非球形孔隙、相互连接的孔隙、具有与颗粒外部相连接的隧道的孔隙，且它们可环绕被描述为小泡状和海绵状的结构。优选地，孔隙化胶乳颗粒具有单一孔隙。孔隙化胶乳颗粒具有至少约20℃，优选至少约50℃的玻璃化转变温度(Tg)(根据差示扫描量热仪，以20℃/分的速率测量)。玻璃化转变温度越高，颗粒越硬，且颗粒坍塌的可能性越小。若孔隙化胶乳颗粒坍塌，则它们对遮盖不能起作用。可通过本领域已知的常规聚合工艺制备孔隙化胶乳颗粒，诸如美国专利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以及日本专利申请60/223873、61/62510、61/66710、61/86941、62/127336、62/156387、01/185311和02/140272中公开的那些。优选地根据US-A-4427836、US-A-4469825、US-A-4594363、US-A-4880842、US-A-5494971和US-A-6020435制备孔隙化胶乳颗粒。
体质颜料提供低成本、在水中不溶且具有低的吸收值。优化在路标漆中所使用的体质颜料的粘度、亮度和低成本。合适的体质颜料包括硫酸钡(约1-约15微米)、钡白(约0.5-约5微米)、碳酸钙(约0.05-约35微米)、氧化硅(约0.001-约14微米)、硅酸镁(约0.5-约15微米)、硅酸铝(约0.2-约5微米)、云母、贝得石、铝硅酸镁、煅制氧化铝、胶态硅镁土、合成无定形硅铝酸钠以及硅铝酸钠钾等及其结合。也可使用玻璃、陶瓷、聚合物球及其结合。
胶乳聚合物漆基是形成油漆主膜的聚合物或预聚物。漆基粘接颜料和/或增量剂，提供所要求的油漆流动性，且决定最终漆膜的耐用性和干燥性能。所选择的用于预油漆的漆基取决于所配制的油漆的最终用途。必要地和所需地使用可快速固化或非快速固化且具有实现介于最慢和最快固化时间之间的快速固化时间能力的漆基。例如，当油漆在潮湿或雨天被涂敷时，所需地包括较快固化的漆基但当在干燥天气中被涂敷时，从成本考虑不是所需的。通过下述方法在体系中使用这两种类型的漆基在本发明的范围内
(1)使导致快速固化的组分/成分(“快速固化组分”)从形成漆基的作为单独的预油漆的组分/成分中分离；(2)使导致快速固化的组分/成分(“快速固化组分”)从形成漆基的组分/成分中分离到单独的预油漆中；(3)在漆基预油漆中使用快速固化的漆基(当不要求快速固化的漆基作为独立的快速固化组分时)；(4)独立地从任何预油漆中加入快速固化组分；和(5)其结合。
在本发明的方法中，快速固化组分作为独立的组分或预油漆被加入，正如以下实施例4所述。取决于成本结构和环境条件，通过控制快速固化组分或快速固化漆基的存在与含量，可恰当地调节所需的配方。
此处所使用的术语“快速固化”是指干燥时间不大于约10分钟的涂料(根据改进的ASTM D1640干燥时间试验来测量)。所使用的试验类似于ASTM D1640，ASTM D1640是在室温下干燥有机涂料的标准试验，其中通过合适的方式，在无孔基质(如玻璃板或金属板)上涂敷测试膜，得到厚度为0.012+/-0.001英尺的湿膜。仅施加最小的指压对ASTM试验方法进行改进。手指旋转90°角同时与测试膜接触。记录旋转未使膜破裂时刻的干燥时间。
许多这些快速固化漆基是本领域已知的。合适的快速固化体系(带有快速固化漆基或组分)包括，但不限于(a)含阴离子稳定的聚合物(其Tg至少约-10℃)、非质子化或部分质子化的由胺或亚胺单体形成的聚胺官能团聚合物(快速固化组分)以及用量足以使聚胺官能团聚合物的共轭酸脱质子的挥发性碱的含水分散体，(b)含聚胺官能团聚合物(它是具有侧基胺官能团的胶乳聚合物，其Tg为至少约-10℃)(即快速固化漆基或组分)和用量足以使聚胺官能团聚合物的共轭酸脱质子的挥发性碱的含水分散体，(c)含聚胺官能团聚合物(它是具有侧基胺官能团和侧基酸官能团的胶乳聚合物，其中胺官能团与酸官能团之比大于约3-1，其Tg为至少约-10℃，和侧基酸官能团)(即快速固化漆基或组分)和用量足以使聚胺官能团聚合物的共轭酸脱质子的挥发性碱的含水分散体，(d)含Tg至少约-10℃的聚胺官能团聚合物(它是具有侧基胺官能团的胶乳聚合物)(即快速固化组分)，和Tg至少约-10℃的胶乳聚合物(它具有侧基酸官能团)(即快速固化组分)，以及用量足以使聚胺官能团聚合物的共轭酸脱质子的挥发性碱的含水分散体，(e)含聚胺官能团聚合物的含水乳液(即快速固化漆基或组分)和用量足以使聚胺官能团聚合物的共轭酸脱质子的挥发性碱的含水分散体，其中所述聚胺官能团聚合物的Tg为至少约-10℃，它由下述可聚合的单体形成(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)约0.1-约5wt％基于丙烯酸或甲基丙烯酸成膜聚合物的至少一种仲或叔氨基丙烯酸酯单体，或仲或叔氨基甲基丙烯酸酯单体，，和(c)约0.1-约5wt％基于丙烯酸或甲基丙烯酸成膜聚合物的选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-烷基醇丙烯酰胺的可交联的单体；以及所述聚胺官能团聚合物具有掺入其中的小于3wt％基于所述成膜聚合物的亲水单体，(f)包括含Tg至少约-10℃且带有强阳离子侧基的聚合物(即快速固化组分)的含水分散体以及含Tg等于或大于约-10℃且带有弱酸性侧基的聚合物的含水分散体的组合物，(g)含Tg至少约-10℃且带有强阳离子侧基和弱酸性侧基二者的聚合物的含水分散体(即快速固化漆基)，其中聚合物具有。
合适的聚合物漆基包括，但不限于诸如下述的均聚物、共聚物或三元共聚物的胶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-一种有支链的烷烃酸酯(versatate)乙烯酯、醋酸乙烯酯-马来酸乙烯酯、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选地含有达10wt％的官能单体(如羧酸、磷酸盐、硫酸盐、磺酸盐、酰胺等官能团单体及其结合)。任选地掺入到不透明预油漆(i)和增量剂预油漆(ii)以及选自(i)和(ii)预油漆的不同预油漆或其它预油漆中的聚合物漆基可与掺入到漆基预油漆(iii)中的聚合物漆基相同或不同。同样，掺入到不透明/漆基预油漆I和增量剂预油漆II中以及选自I和II不同预油漆或其它预油漆中的聚合物漆基可彼此相同或不同。也可在预油漆中包括其它漆基如醇酸树脂及其与氯化橡胶、溶于溶剂的热塑性丙烯酸、不饱和聚酯、两部分(two-part)环氧化物的混合物。
增稠剂是包括向油漆中加入的改进流变性的任何材料的通用术语。此处使用的优选的增稠剂是缔合的增稠剂。此处所使用的合适的增稠剂包括聚乙烯醇(PVA)、疏水改性的、碱可溶的乳液(这在本领域中被称为HASE乳液)、碱可溶的或碱可溶胀的乳液(这在本领域中被称为ASE乳液)、疏水改性的环氧乙烷-氨基甲酸乙酯聚合物(这在本领域中被称为HEUR增稠剂)以及纤维素增稠剂如羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素和2-羟丙基纤维素等。还可用作增稠剂的有煅制二氧化硅、硅镁土和其它类型的粘土和钛酸盐螯合剂等。
此处使用的合适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)、多磷酸三钠(TSPP)、柠檬酸和其它羧酸等。阴离子聚合物如基于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、聚甲基丙烯酸或马来酸酐与各种单体如苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、二异丁烯和其它亲水或疏水共聚单体的共聚物。还包括前述聚合物的盐以及这些分散剂的混合物。
合适的消泡剂包括硅氧烷基和矿物油基消泡剂等。
若在漆基预油漆中使用无溶剂的胶乳聚合物漆基，则助凝结剂不是必须的。无溶剂的漆基典型地具有低的Tg和低的最低成膜温度，因此它们可在环境温度(如约20℃)下成膜。若要求助凝结剂，优选在漆基预油漆(iii)和任何其它含有胶乳聚合物漆基的预油漆中掺入助凝结剂。合适的助凝结剂、增塑剂和其它任选的溶剂包括乙二醇、丙二醇、己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯(TEXANOLTM)、乙二醇醚、溶剂油、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一丁醚、邻苯二甲酸酯和己二酸酯等。
合适的杀霉菌剂和杀虫剂包括氧化锌、异噻唑酮和三唑等。
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。
此处所使用的术语“路”用作类属术语，它包括可持续或间断地暴露在行人、移动交通工具、拖拉机或航空器中的任何户内或户外的固体表面。“路”的一些非限制性实例包括公路、街道、车道、人行道、负重区域、停车场、屋顶、混的门(如工厂或商场)等表面。表面材料可以是砖石、焦油、沥青、树脂、水泥、陶瓷、塑料、石头、粉饰灰泥、瓷砖、木材、聚合物材料、金属如铝、不锈钢或碳钢)及其结合。所有基质可以已经具有一层或多层已有的涂层或油漆，而所述涂层或油漆可以是新刷的或老化的。
可通过本领域技术人员已知的许多方式(包括，但不限于喷涂、辊涂、粉刷、挤出及其结合)将路标漆涂敷到表面上。
任何预油漆可任选地含有促进路标漆干燥的吸收剂，前提是吸收剂在涂敷油漆的时间范围内被加入到预油漆中。向预油漆中加入吸收剂将导致粘度的快速增加，这使得难以涂敷或不可能涂敷。因此，可在涂敷路面之前迅速加入吸收剂。另外，可独立地加入吸收剂。合适的吸收剂包括有机的超吸收聚合物、离子交换树脂、中空球形聚合物、分子筛、滑石、无机吸收剂如无机超吸收硅胶和Sumica硅胶、多孔和无孔含碳材料、被囊包的碱可溶胀的聚合物及其混合物。所使用的吸收剂量介于约0.01wt％-约90wt％，优选约0.1wt％-约70wt％，更优选约1wt％-约30wt％，基于最终油漆中的胶乳聚合物的总重量。
当使用促进油漆干燥的金属时，路标漆产品的延迟可以是尤其有利的。这种技术包括加入任选的添加剂，如促进路标漆干燥的吸收剂或使用交联/固化或“快速固化”(如本发明所定义的)的反应性成分。由于这些体系基于有限的罐储期且在制备后必须使用，在使用位置处配制路标漆提供了改进的制造技术。由于油漆在配制后不久就使用，使得利用这种技术变得实际得多。通过在涂敷路标漆后不久或同时在敷料器本身中制备路标漆可进一步加强这一技术。在敷料器(如固定在用于道路划纹的车辆后部的敷料器)中制备避免了通常与使用快速固化油漆体系有关的问题，即不稳定性或快速吸水的问题，所述快速固化油漆体系提供快速固化的特征，但有时要求在活化快速固化特征(即通过混合或添加)之后，在很短的时间内(如数分钟到数小时)涂敷油漆。
这种快干体系在道路上具有很短的干燥时间和/或超声高度持久的标记。为了在敷料器中实现油漆的配制，有利地将预油漆、泵和敷料器固定在车辆上，然后涂敷标记。
通过加入与水相容的或乳化的环氧化物、水溶性异氰酸酯和硅烷等可实现水基路标漆的交联。快速固化漆基体系(如本发明所述)还代表一种类型的交联或固化(即离子交联或固化)，且对油漆应用来说，其应用也有益于油漆制造的延迟。这使得可在路标漆中使用罐储期很有限的快速固化组分。例如，具有导致质子化胺很少损失挥发性碱(挥发性碱将使之脱质子)的pKa值的聚胺具有差的稳定性，但在道路上很快速地干燥。这一快速固化和交联体系有益于油漆的延迟制备，所述制备适于并包括在敷料器中制备油漆，由于其短的罐储期。
此处的预油漆使得可在多处而不是在传统的油漆制造工厂中生产最终的路标漆，和它可包括在使用位置处如在联线的油漆车辆中或在作业现场中、在经销商处、在政府运输机构处和在销售点处(例如制造商的零售商店或大的零售建筑产品机构)生产路标漆。
为了使制备一系列路标漆所需的油漆成分最小，需要考虑系列油漆所要求的主要性能的极端情况，然后配制以各种组合方式以及用量混合的预油漆，提供在其极端值以及中间值下所要求的主要性能。也可通过加入增强所需性能的油漆添加剂来改进特定的性能。
此处所披露的所有范围是涵盖一切的，且整组范围的最小值和最大值是可以结合的。
实施例实施例1混合下述成分，形成一种白色不透明的预油漆，所述预油漆应当具有50.8％的PVC，57.43％的VS和79.0％的固体重量。成分 用量(1bs/100加仑)不透明颜料-TiO21000.0(TiPure R-900，E.I.DuPont and company，Wilmington，DE)分散剂-Tamol 901 30％28.0(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)润湿助剂-Surfynol CT 136 12.0(Air Products，Inc.，Allentown，PA)消泡剂-Drew L-49310.0(Drew Chemical Company，Kearny，NJ)丙烯酸乳液聚合物漆基50％固体(Rhoplex AC-630，(Rohm 532.7and Haas Company，Philadelphia，PA))助凝结剂-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN) 20.0水 14.2氢氧化铵(28％NH3) 6.0HEUR增稠剂-Acrysol SCT-275 1.5(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用实验室混合器(它具有45°角的搅拌叶片)制备预油漆。结合并混合漆基、水、分散剂、润湿助剂和消泡剂。缓慢加入二氧化钛，并搅拌混合物15-20分钟。然后加入助凝结剂、增稠剂、氢氧化铵和视需要，另外的水。
实施例2混合下述成分，形成一种黄色不透明颜料的预油漆，所述白色不透明的预油漆应当具有51.7％的PVC，57.7％的VS和67.5％的固体重量。成分 用量(lbs/100加仑)不透明颜料-TiO2181.8(TiPure R-900，E.I.DuPont and company，Wilmington，DE)黄色颜料-Hansa Yellow(Engelhard Corp.，New Jersey)291.0润湿助剂-Surfynol CT 136 10.9(Air Products，Inc.，Allentown，PA)分散剂-Tamol 901 30％ 26.0(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)消泡剂-Drew L-493 9.1(Drew Chemical Company，Kearny，NJ)丙烯酸乳液聚合物漆基50％固体(Rhoplex AC-630，(Rohm525.4and Haas Company，Philadelphia，PA)助凝结剂-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN)20.9水18.8氢氧化铵(28％NH3)5.4HEUR增稠剂-Acrysol SCT-2751.4(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用实验室混合器(它具有45°角的搅拌叶片)制备预油漆。结合并混合漆基、水、分散剂、润湿助剂和消泡剂。缓慢加入二氧化钛和黄色颜料，并搅拌混合物15-20分钟。然后加入助凝结剂、增稠剂、氢氧化铵和视需要，另外的水。
实施例3混合下述成分，形成一种体质颜料的预油漆，所述预油漆应当具有61.0％的PVC，61.4％的VS和77.4％的固体重量。成分 用量(lbs/100加仑)碳酸钙增量剂-Omyacarb 5(Omya，Proctor，VT)845.1分散剂-Tamol 901 30％ 4.9(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)润湿剂-Surfynol CT-1361.8(Air Products，Inc.，Allentown，PA)消泡剂-Drew L-493 5.0(Drew Chem.Corp.，Kearny，NJ)丙烯酸漆基(Rhoplex AC-630，50％固体(Rohm and Haas 452.0Company，Philadelphia，PA)甲33.3助凝结剂-Texanol(Eastman Chemical，Kings Port，TN)23.3水14.0氢氧化铵(28％NH3)3.7HEUR增稠剂-Acrysol SCT-2750.2(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)使用实验室混合器(它具有45°角的搅拌叶片)制备预油漆。结合并混合漆基、水、分散剂、润湿助剂和消泡剂。缓慢加入二氧化钛和黄色颜料，并搅拌混合物15-20分钟。然后加入助凝结剂、增稠剂、氢氧化铵和视需要，另外的水。
实施例4混合下述成分，形成一种快速固化的聚胺预油漆，所述预油漆应当具有0％的PVC，27.4％的VS和28.8％的固体重量。成分用量(lbs/100加仑)聚胺(29.8％)*837.54水 12.5甲醇20.0
*如US6013721，实施例3中所述。
实施例5通过以下述方式如上所述混合预油漆形成路标漆。油漆预油漆(lbs)水No.白色颜料增量剂聚胺实施例1实施例3实施例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 -所得油漆应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是较慢干燥的白色车辆油漆。油漆No.5-2是较低成本、较慢干燥的白色车辆油漆。油漆No.5-3是快速干燥的白色车辆油漆。油漆No.5-4是较低成本、快速干燥的白色车辆油漆。油漆No.5-5是较快干燥的白色车辆油漆。油漆No.5-6是较低成本、较快干燥的白色车辆油漆。
实施例6
通过以下述方式如上所述混合预油漆形成黄色路标漆。油漆预油漆(lbs)水No.黄色颜料增量剂聚胺实施例2实施例3实施例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 -所得油漆应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是较慢干燥的黄色车辆油漆。油漆No.6-2是较低成本、较慢干燥的黄色车辆油漆。油漆No.6-3是快速干燥的黄色车辆油漆。油漆No.6-4是较低成本、快速干燥的黄色车辆油漆。油漆No.6-5是较快干燥的黄色车辆油漆；和油漆No.6-6是较低成本、较快干燥的黄色车辆油漆。
权利要求
1.一套不同但相容的流体预油漆套漆，其中包括(i)含至少一种白色不透明颜料的至少一种不透明预油漆；(ii)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；以及(iii)含至少一种聚合物漆基的至少一种聚合物预油漆，其中该预油漆足以形成一种路标漆系。
2.一套不同的，但相容的流体预油漆套漆，其中包括(I)含至少一种不透明颜料和至少一种聚合物漆基的至少一种不透明/漆基预油漆；以及(II)含至少一种体质颜料和至少一种聚合物漆基的的至少一种增量剂/漆基预油漆；其中该预油漆足以形成一种路标漆系。
3.权利要求1或2的预油漆套漆，其中进一步包括至少一种含快速固化成分的流体预油漆。
4.权利要求1的预油漆套漆，其中预油漆进一步包括至少一种快速固化成分。
5.权利要求1或2的预油漆套漆，其中聚合物漆基是快速固化的漆基。
6.权利要求1或2的预油漆套漆，其中聚合物漆基是胶乳聚合物。
7.权利要求1或2的预油漆套漆，其中预油漆数目为3-15。
8.权利要求1或2的预油漆套漆，其中不透明预油漆进一步包括至少一种着色剂。
9.权利要求8的预油漆套漆，其中着色剂是白色或黄色。
10.一种形成至少一种路标漆系的方法，该方法包括下述步骤(a)提供不同但相容的流体预油漆，其中包括(i)含至少一种白色不透明颜料的至少一种不透明预油漆；(ii)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；以及(iii)含至少一种聚合物漆基的至少一种流体漆基预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成漆系。
11.形成系列路标漆的方法，所述系列路标漆包括至少两种漆系，其中该方法包括下述步骤(a)提供一套不同但相容的足以配制至少两种漆系的流体预油漆，这套预油漆包括(i)含至少一种白色不透明颜料的至少一种不透明预油漆；(ii)含至少一种体质颜料的至少一种增量剂预油漆；(iii)含至少一种聚合物漆基的至少一种漆基预油漆；和(iv)选自预油漆(i)，(ii)或(iii)的至少一种另外的不同的流体预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成路标漆系。
12.一种形成至少一种路标漆系的方法，其中该方法包括下述步骤(a)提一套不同的，但相容的流体预油漆，其中包括(I)含至少一种白色不透明颜料和至少一种聚合物漆基的至少一种不透明/漆基预油漆；以及(II)含至少一种体质颜料和至少一种聚合物漆基的的至少一种增量剂/漆基预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成路标漆系。
13.形成系列路标漆的方法，所述系列路标漆包括至少两种漆系，其中该方法包括下述步骤(a)提供一套不同的，但相容的足以配制至少两种漆系的流体预油漆，这套预油漆包括(i)含至少一种白色不透明颜料和至少一种聚合物漆基的至少一种不透明/漆基预油漆；以及(ii)含至少一种体质颜料和至少一种聚合物漆基的的至少一种流体增量剂/漆基预油漆；和(iii)选自预油漆(I)和(II)的至少一种另外的不同的流体预油漆；和(b)将预定量的各预油漆分散在容器或敷料器中，形成路标漆系。
14.权利要求10、11、12或13的方法，其中该套预油漆进一步包括含快速固化组分的至少一种流体预油漆。
15.权利要求10、11、12或13的方法，其中不透明预油漆(i)、漆基预油漆(ii)、不透明/漆基预油漆(I)或增量剂/漆基预油漆(II)进一步包括一种快速固化组分。
16.权利要求10、11、12或13的方法，其中聚合物漆基是快速固化的漆基。
17.权利要求10、11、12或13的方法，其中聚合物漆基是胶乳聚合物。
18.权利要求10、11、12或13的方法，其中预油漆数目为4-15。
19.权利要求10或11的方法，其中进一步包括在将其分散到敷料器之前、同时或之后混合预油漆的步骤。
20.权利要求10或11的方法，其中进一步包括在将其分散到敷料器之前或同时混合预油漆的步骤。
21.权利要求12或13的方法，其中进一步包括在将其分散到容器之前、同时或之后混合预油漆的步骤。
22.权利要求12或13的方法，其中进一步包括在将其分散到敷料器之前或同时混合预油漆的步骤。
23.权利要求10、11、12或13的方法，其中进一步包括在将其分散到容器之前、同时或之后调节预油漆粘度的步骤。
24.权利要求10、11、12或13的方法，其中进一步包括在将其分散到敷料器之前或同时调节预油漆粘度的步骤。
25.权利要求10、11、12或13的方法，其中进一步包括加入增强涂敷或路标漆的最终性能的另外的成分的步骤。
26.权利要求10、11、12或13的方法，其中进一步包括向分散的预油漆套漆中加入至少一种着色剂的步骤。
27.权利要求26的方法，其中着色剂是白色或黄色。
28.权利要求10、11、12或13的方法，其中不透明预油漆(i)进一步包括至少一种着色剂。
29.权利要求12或13的方法，其中不透明/漆基预油漆(I)进一步包括至少一种着色剂。
30.权利要求29的方法，其中着色剂是白色或黄色。
31.权利要求10、11、12或13的方法，其中在预油漆制造工厂处进行该方法。
32.权利要求10、11、12或13的方法，其中在销售点进行该方法。
33.权利要求10、11、12或13的方法，其中在使用位置处进行该方法。
34.权利要求10、11、12或13的方法，其中通过计算机控制该方法。
35.能进行权利要求10、11、12或13的方法的设备。
36.包括权利要求35的设备的车辆，其中设备固定在所述车辆上。
全文摘要
本发明提供了一套形成路标漆用的预油漆。本发明还提供了在涂敷点处使人们涂敷路标漆，变化路标漆性能以适应包括温度、湿度和交通流量等环境条件的方法。
文档编号B44D3/08GK1416455SQ01805208
公开日2003年5月7日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月18日
发明者约翰·迈克尔·福里尔, 约翰·威廉姆·胡克三世, 贝恩哈德·赫尔穆特·利泽尔, 杰瑞·威廉姆·瓦施尔, 丹尼斯·鲍尔·罗拉赫, 唐纳德·克雷格·沙尔, 安·罗伯逊·赫米斯 申请人:约翰·迈克尔·福里尔, 约翰·威廉姆·胡克三世, 贝恩哈德·赫尔穆特·利泽尔, 杰瑞·威廉姆·瓦施尔, 丹尼斯·鲍尔·罗拉赫, 唐纳德·克雷格·沙尔, 安·罗伯逊·赫米斯