用于纖維水泥基材的改性抗壓碎膠乳面涂層組合物的制作方法

用于纖維水泥基材的改性抗壓碎膠乳面涂層組合物的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種最終面涂層涂料組合物和方法，其采用具有乙酰乙酰基或酮官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑，從而提供了抗壓碎最終面涂層組合物。所述組合物可用于涂布多種基材，包括木材、水泥和纖維水泥。
【專利說明】用于纖維水泥基材的改性抗壓碎膠乳面涂層組合物
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年3月14日提交的美國臨時申請序列N0.61/610，655的優先權，該臨時申請的公開內容以引用方式并入本文。

【技術領域】
[0003]本發明涉及預涂飾纖維水泥壁板。

【背景技術】
[0004]纖維水泥復合壁板是與乙烯基壁板、鋁壁板或木壁板相比具有許多優點的高質量建筑材料。一個主要的優點是纖維水泥壁板具有明顯較佳的耐久性。纖維水泥壁板通常包括由木漿或合成纖維與二氧化硅、水硬水泥和水混合制成的基材。所述混合物被壓制成板形式并干燥。可對壁板的一個或兩個主表面進行壓型或壓印使其看上去像有紋理的或粗鋸(roughsawn)木材或其它建筑產品，或使其成扇形或者切割成類似于木瓦狀。可使用多種樣式和形狀的壁板，包括互搭壁板(lap siding)、豎向壁板(vertical siding)、拱腹面板(soffit panel)、鑲邊板(trim board)、成形邊緣仿木瓦制品(shingle replicas)和仿石材或仿灰泥粉刷(stucco)制品，所有這些可統稱為“板”。纖維水泥壁板還可以多種尺寸和厚度獲得。例如，豎向壁板通常具有約1.2m(4英尺)的寬度，約2.5m至3m(8英尺至10英尺)的長度和約4mm至15mm(0.16英寸至0.59英寸)的厚度。可將纖維水泥護壁板在制造工廠里進行預涂飾(例如涂底漆或上漆)，疊置儲存(例如在工廠或經銷商的倉庫里)，以及輸送至施工現場以準備附連至建筑物。所得預涂飾板在附連時即具有涂底漆或上漆的外觀。
[0005]然而，遺憾的是，纖維水泥壁板與乙烯基壁板、鋁壁板或木壁板產品相比是更重的基材。雖然建筑商和業主期望纖維水泥壁板的美觀且方便，但預涂飾板的裝飾表面在儲存期間會出現視覺上可見的損傷或損壞。如果損壞的預施涂飾物僅為底漆，則后果不會太嚴重。附連至建筑物之后，預涂底漆板可用最終面涂層涂布，在任何情況下都要實施的步驟。然而，如果損壞的預施涂飾物是最終面涂層，則至少損壞的部分或者往往整個板均須進行重新涂飾。這使得制造具有預施最終面涂層的板材的目的無法實現。
[0006]一種損壞機理是由于重的板彼此疊置，積聚的板重量損壞涂飾物。例如，壓印壁板表面上的涂底漆的或上漆的峰可被壓碎，變平的峰可表現為具有光澤的斑點。制造商試圖通過將成對的預涂飾板以面對面的關系放置且保護性塑料或紙襯墊介于預涂飾面表面之間來減少此類損壞。所得板對可以疊置在托板上，例如以約30cm至60cm(約I英尺至約2英尺)的托板高度，如果襯墊具有足夠的厚度，則其可充分保護托板內的板的表面。然而，為了使倉庫容量最大化，制造商或者經銷商還可將壁板的多個托板直接彼此疊置，使用間隔條使鏟車可進入各托板之間。此類多個托板疊堆中的底板負載疊置于它們上面的所有板的重量。在高倉庫中，施加在底板上的重量可超過6、8甚至10kg/cm2 (85ps1、113psi或甚至142psi)。盡管存在保護襯墊，但對此類底板上的涂飾物的損壞可較為嚴重。另外，位于間隔板條下面的板的各部分可受到比未直接位于間隔板條下面的各部分更加集中的載荷(即，壓力)，因而直接位于間隔板條下面的一塊或多塊板上可能顯露出局部涂飾物的損壞。


【發明內容】

[0007]綜上所述，應意識到本領域需要的是一種預涂飾纖維水泥壁板產品，其在以多個托板疊堆形式例如在高倉庫中儲存時保持其出廠外觀。本文公開并要求保護改善的組合物、壁板或屋面產品以及用于制備預涂飾纖維水泥壁板或屋面產品的方法。
[0008]本發明公開了一種包含乙酰乙酰氧基-或酮-官能化多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑的最終面涂層組合物，其經證實可經受纖維水泥壁板產品在儲存期間可施加的力。
[0009]因此，一方面，本發明提供了一種被涂布纖維水泥制品，其包括具有第一主表面的非附連纖維水泥板基材，所述第一主表面的至少一部分被抗壓碎面涂層組合物覆蓋，所述抗壓碎面涂層組合物包含具有乙酰乙酰氧基或酮官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑。
[0010]另一方面，本發明提供了一種用于制備被涂布纖維水泥制品的方法，所述方法包括提供具有第一主表面的非附連纖維水泥板基材；提供面涂層涂料組合物，所述面涂層涂料組合物包含具有乙酰乙酰氧基或酮官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑；將所述面涂層涂料組合物施加至所述第一主表面的至少一部分上；交聯、干燥或以其它方式硬化所述涂料組合物以形成抗壓碎最終面涂層；以及將兩塊或更多塊如此涂布的板疊置在托板上或其它水平支承表面上。
[0011]在進一步優選的實施方案中，將一對被涂布板以面對面的關系放置，其中塑料或紙保護襯墊介于面涂表面之間，或將多個此類板對疊置在鏟車平臺上以形成負載托板，或將載荷被涂布板的多個托板彼此疊置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為被涂布纖維水泥制品的示意性截面圖；
[0013]圖2為兩者間具有保護襯墊的一對面對面的被涂布纖維水泥制品的示意性截面圖；
[0014]圖3為被涂布纖維水泥制品的托板的透視圖；
[0015]圖4為被涂布纖維水泥制品的多個托板疊堆的透視圖；
[0016]在附圖的各張圖中，相同的參考符號指示相同的元件。附圖中的元件未按比例繪制。

【具體實施方式】
[0017]使用端點表述的數值范圍包括該范圍內包含的所有數值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等)。
[0018]術語“一種”、“一個”、“所述”、“至少一種/個”、“一種/個或多種/個”可互換使用。因此，例如，包含“一種”添加劑的涂料組合物意味著所述涂料組合物包含“一種或多種”添加劑。
[0019]術語“板”是指適于附連至建筑物外表面的大致平坦的部件，包括互搭壁板、豎向壁板、拱腹面板、鑲邊板、仿木瓦制品、仿石材制品和仿灰泥粉刷制品。
[0020]當相對于涂料組合物使用時，短語“抗粉化”是指，如果該涂料組合物被施加于纖維水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化時，則根據ASTM D 4214測試方法A采用在佛羅里達豎向外露5年來評價時，所述涂料組合物的粉化評級不小于5 (即，評級為5至10)，更優選地為不小于6 ( S卩，評級為6至10)，最優選地為不小于8 ( S卩，評級為8至10)。
[0021]當相對于涂料組合物使用時，短語“抗色變”是指，如果該涂料組合物被施加在纖維水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化時，則在佛羅里達豎向外露5年后，所述涂料組合物的變化小于15個DE*單位，更優選地為變化小于10個DE*單位，最優選地為變化小于8個DE*單位。
[0022]當相對于涂料組合物使用時，短語“抗裂(crack resistant) ”是指,如果該涂料組合物被施加在纖維水泥板基材上并在其上干燥或以其它方式硬化時，則根據ASTM D 661采用在佛羅里達豎向外露5年評價時，所述涂料組合物的破裂評級不小于5 (即，評級為5至10)，更優選地為不小于6 ( S卩，評級為6至10)，最優選地為不小于8 ( S卩，評級為8至10)。
[0023]當相對于涂料組合物使用時，短語“抗壓碎(crush resistant) ”是指,如果該涂料組合物被施加在兩塊面對面的壓印纖維水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化且經受約6kg/cm2的壓力時，則采用下述I至5的評級量表時，所述涂層表現出的評級為3或更佳。
[0024]短語“最終面涂層”是指，在干燥或以其它方式硬化時在與建筑物外墻附連的纖維水泥板上形成裝飾性或保護性最外側涂飾物層的涂料組合物。作為進一步的解釋，此類最終面涂層包括漆料、色料或密封劑，它們能夠經受長期的戶外暴露(例如，相當于朝南豎向地暴露在佛羅里達陽光下一年)而看不出有令人不滿意的劣化，但不包括底漆，底漆在沒有被面涂層涂布的情況下不能經受長期的戶外暴露。
[0025]當相對于涂料組合物使用時，短語“抗剝落性(flake reistant) ”是指,如果該涂料組合物被施加在纖維水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化時，則根據ASTM 772采用在佛羅里達豎向外露5年評價時，所述涂料組合物的剝落評級不小于5 (即，評級為5至10)，更優選地為不小于6 ( S卩，評級為6至10)，最優選地為不小于8 ( S卩，評級為8至10)。
[0026]當相對于膠乳聚合物使用時，短語“官能化”是指，該聚合物除了羧酸基團和包含(CHx)基團(其中X為0、1、2、3或更大)的直鏈、支鏈或環結構外，還包含另外的側接反應性化學片段。
[0027]當相對于涂料組合物使用時，術語“光澤度”是指，根據ASTM D 523評價纖維水泥板主表面的平滑區域時所得到的60°測量結果。
[0028]當相對于托板使用時，術語“負載”是指，所述托板包含四塊或更多塊板的疊堆。
[0029]當相對于包含苯乙烯的或由苯乙烯制備的多段膠乳聚合物使用時，短語“低水平”是指，小于30wt% (基于使用的烯鍵式不飽和單體的總重量)的苯乙烯存在于所述多段膠乳聚合物中或被用于形成所述多段膠乳聚合物；“很低水平”是指，小于20wt%的苯乙烯存在于所述多段膠乳聚合物中或被用于制備所述多段膠乳聚合物；“基本上不含”是指，小于10wt%的苯乙烯存在于所述多段膠乳聚合物中或被用于制備所述多段膠乳聚合物。
[0030]當相對于液體涂料組合物使用時，短語“低V0C”是指，所述涂料組合物包含基于液體涂料組合物總重量小于約10wt%的揮發性有機化合物，更優選為小于約7wt%的揮發性有機化合物，最優選為小于4wt%的揮發性有機化合物。
[0031]術語“(甲基)丙烯酸”包括丙烯酸和甲基丙烯酸中的任一者或兩者，術語“(甲基)丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一者或兩者。
[0032]當相對于膠乳使用時，術語“多段”是指，所述膠乳聚合物通過不連續的加入兩種或更多種單體來制備，或通過連續變化地加入兩種或更多種單體來制備。通常，多段膠乳在用差示掃描量熱法(DSC)測量時不會表現出單一 Tg拐點。例如，通過不連續地加入兩種或更多種單體制備的多段膠乳的DSC曲線可表現出兩個或更多個Tg拐點。另外，通過連續變化地加入兩種或更多種單體制備的多段膠乳的DSC曲線可能不會表現出Tg拐點。作為進一步解釋，采用單一的單體加入或不變化地加入兩種單體制備的單段膠乳的DSC曲線可僅表現出單一 Tg拐點。偶爾在只觀察到一個Tg拐點時，可能難以確定膠乳是否表示多段膠乳。在這種情況下，有時經過更精細的檢測可檢測到較低的Tg拐點，或可檢查用于制備膠乳的合成路線以確定是否可預期生成多段膠乳。
[0033]術語“托板”是指，板可以疊置在上面的移動式倉儲平臺，所述托板可以在倉庫內用鏟車來移動。
[0034]術語“優選的”和“優選地”是指在某些情況下可提供某些有益效果的本發明的實施方案。然而，在相同的情況或其他情況下，其他實施例也可為優選的。此外，對一個或多個優選實施例的表述并不暗示其他實施例是不可用的，且并非意圖將其他實施例排除在本發明的范圍之外。
[0035]當相對于托板疊堆使用時，術語“壓力”是指，施加到疊堆中最低托板上的最上面的板的可識別區域(例如凸起的峰)上估計的或測量的最大壓力。這塊最上面的板或著在頂部的板在托板的正下方(例如在托板間隔板條的下面)的區域往往會受到非常集中的載荷。雖然在這塊頂板下方的各板可承受甚至更大的總重量，但此類重量往往會較均勻地分布，其中峰面積載荷低于直接位于托板下方的情況。
[0036]當相對于板使用時，術語“非附連”是指，所述板還未被固定在(例如釘在、螺接或膠接在)建筑物上。
[0037]當相對于涂料組合物使用時，短語“耐候性”是指，所述涂料組合物暴露于戶外時具有以下性質中的至少一種或多種(更優選地為其中的至少兩種或更多種，更優選地為其中的至少三種或更多種，最優選地為其中的全部):抗粉化、抗色變、抗裂或抗剝落。
[0038]參見圖1，以示意性截面截面圖示出了本發明的被涂布纖維水泥板10。板10包括纖維水泥基材12。基材12通常非常重并且可例如具有約I至1.6g/cm3或更大的密度。基材12的第一主表面14可壓印成具有小的峰或脊16和谷18,例如類似于粗鋸木材。主表面14可具有多種其它的表面構型，可類似于除粗鋸木材之外的多種建筑材料。任選的一個或多個另外層20 (例如，其可為密封劑、底漆或密封劑和底漆二者的層)可位于表面14的頂部。層20能形成牢固粘附的基層，在所述基層上面可形成一層或多層牢固粘附的最終面涂層22，并且可遮蔽麻點或其它不規則部分(在某些情況下當板在工廠里干燥時產生)，否則可在表面14上可見。如果為底漆，則層20可包含高顏料體積濃度(PVC)，例如約45%或更高。然而，層20并非耐候性或裝飾性的，并非未被設計成用作或打算用作最終面涂層。最終面涂層22提供抗壓碎表面，所述抗壓碎表面是耐候性或裝飾性的，并且其可在另外的板疊置在制品10頂部時抵抗損壞。最終面涂層22有利地可經受在其它倉儲和運輸作業例如長時間的儲存和將預涂飾的疊置板10運往施工現場過程中施加到板10上的力。最終面涂層22因此可降低可見的涂層損壞，并因此減少了在板10已被附接到建筑物上之后所需的修整式修理和重新涂布。
[0039]主表面14中的峰16和谷18之間的高度差通常比圖1中示出的那些大得多；為了突出的目的，底漆層20和最終面涂層22的厚度在圖1中已被放大了。主表面14中的峰16和谷18之間的典型實際高度差例如可為約Imm至5mm。
[0040]圖2示出了被涂布纖維水泥板10a、1b的面對面的對24的示意性截面圖,其壓印面14a、14b可被任選的底漆、任選的密封劑或底漆和密封劑兩者(圖2中未示出)以及最終面涂層22a、22b所覆蓋。最終面涂層22a、22b面向彼此，但被設置在最終面涂層22a、22b之間的保護襯墊26分隔并且一定程度地受其保護而不被損壞。圖2中的布置方式可在高的板10疊堆彼此堆積時提供較佳的抗壓碎性。
[0041]圖3示出了負載托板30的透視圖，其包括托板32，其上面已負載多個八板對24a至24g。任選的綁扎帶34有助于使負載托板32穩定。夾在上水平平臺36與下水平平臺37之間的橫梁35也可使負載托板32穩定。本領域的普通技術人員將意識到也可采用其它托板構型。例如，托板可包含更多的橫梁35 (例如3個、4個、5個或更多個)，或可省去下水平平臺37。本領域的普通技術人員將意識到托板32可負載不同于圖3所示大壁板的具有各種形狀的纖維水泥板。例如，托板可負載數排并排的板條、拱腹面板、鑲邊板、木瓦、仿石材制品、仿灰泥粉刷制品和其它可用的板構型。本領域普通技術人員也將意識到，負載托板32的高度是可變的，例如可為約0.2米至2米。
[0042]圖4示出了兩個并排疊堆40a和40b的透視圖，所述疊堆分別包含彼此疊置的負載托板32a、32b、32c和32d、32e、32f。盡管圖4示出了每個疊堆中有三塊托板，但該疊堆可包含更多或更少的托板，因而可具有多種總高度。托板可能不是均勻分布重量的，托板橫梁可將托板重量集中在托板下方的板壓印表面內的峰區域上。因此實際上，所有重疊的板重量可施加在整個板表面積的低至5-10%上。例如，使用目前可用的針對纖維水泥壁板設計的托板裝載系統，被涂布纖維水泥板可疊置高達約6米。對于此類6米高的疊堆，在疊堆最下面的托板中的最上面板上所產生的壓力(基于約5-10%的接觸面積)例如可為約1kg/cm2,當疊堆高4米時約為8kg/cm2,疊堆高2米時約為6kg/cm2。
[0043]本發明可采用多種纖維水泥板基材。此類基材通常包含木漿(例如包含纖維素纖維)、二氧化硅和水硬水泥(例如波特蘭水泥)的復合材料。用于本發明的代表性的纖維水泥基材包括未被涂布的纖維水泥基材、密封的但未涂底漆的纖維水泥基材、預涂底漆的且任選密封的纖維水泥基材、以及預上漆的且任選涂底漆的或密封的纖維水泥基材。無論得到時是否已經涂布，基材可根據需要任選地進一歩被涂底漆、著色或密封，然后如本發明所述進行面涂。
[0044]多種合適的纖維水泥基材(例如壁板和屋面產品)可商購獲得。例如，若干種優選的纖維水泥壁板產品可采購自James Hardie Building Products Inc.(加利福尼亞米遜維耶荷市),包括以HARDIEH0ME?壁板、HARDIPANEL?豎向壁板、HARDIPLANK?互搭壁板、HARDIES0FFIT? 面板、HARDITRM? 板條、HARD I SHINGLE? 壁板和 ARTISAN? 互搭壁板出售的那些基材。可獲得具有延長保質期的這些產品，據稱其可抵抗水汽損壞，只需要少量維修，不破裂、腐爛或分層，可抵抗由于長時間暴露于濕氣、雨、雪、鹽霧和白蟻所產生的損壞，不可燃，并且賦予木材暖色(warmth)和纖維水泥耐久性。其它合適的纖維水泥壁板基材包括采購自Knauf USG Systems GmbH&C0.KG (德國伊瑟隆)的AQUAPANEL?水泥板產品；采購自Cemplank (加利福尼亞米遜維耶荷市)的CEMPLANK?、CEMPANEL?和CEMTRM?水泥板產品；采購自CertainTeed Corporat1n(費城福吉谷)的WEATHERBOARDS?水泥板產品；采購自 MaxiTile Inc.(加利福尼卡森)的 MAXITILE?、MAXI SHAKE?, MAXI SLATE?,MAXIPLANK?、MAXIPANEL?、MAXI SOFFIT?、MAXI SHINGLE? 和 MAXIDECK? 水泥板產品；采購自Nichiha U.S.A.,Inc.(喬治亞州諾克羅斯市)的 BRESTONEtm、CINDERSTONEtm、LEDGESTONE?、NEWPORT BRICK?、SIERRA PREMIUM?和VINTAGE BRICK?水泥板產品；采購自中國張家港Evemice Building Materials C0., Ltd.的EVERNICE?水泥板產品;和米購自印度EverestIndustries Ltd.的 E BOARD? 水泥板產品。
[0045]本發明可采用多種木材基材。此類木材基材可包括例如工程木材產品,例如定向刨花板、纖維板和單板層積材(laminated veneer lumber, LVL)。纖維工程木材產品可由木纖維制成。通常，工程木材產品為由木屑或植物纖維構成的建筑材料，這些木屑或植物纖維粘結在一起并被壓縮成剛性片材。按密度遞增排列的工程木材產品的類型包括顆粒板、中密度纖維板和硬板(有時被稱為高密度纖維板)。
[0046]所公開的被涂布板包含一層或多層最終面涂層。例如，在一個示例性實施方案中，板被密封劑層和一個或多個最終面涂層組合物層涂布。在另一個不例性實施方案中，板被底漆層和一個或多個最終面涂層組合物層涂布。在另一個示例性實施方案中，板被密封劑層、底漆層和一個或多個最終面涂層組合物層涂布。優選地，對各層進行選擇以提供對基材以及在體系的相鄰層之間具有良好的粘附力的涂層體系。
[0047]代表性的任選密封劑層包含丙烯酸膠乳材料。密封劑層可例如提供一種或多種特性，例如改善的粘附力、抗風化性、耐水性、抗粘連性。示例性密封劑包括未加顏料的或低顏料水平的膠乳溶液，其包含例如介于約5wt%和20wt%之間的固體。市售密封劑的實例為采購自PPG的OLYMPICtmFC密封劑。其它密封劑包括以下列文獻中描述的那些密封劑:美國專利申請公開 N0.2007/0259166 ；N0.2007/0259188 ；N0.2007/0269660 ；N0.2008/0008895 ；N0.2009/0214791 ;和 N0.2010/0028696 ;國際專利申請序列號 PCT/US07/61326 ;和美國專利 N0.7，812，090 ；N0.7，834，086 ；N0.8，057，864 ;和 N0.8，057，893。這些申請或專利中每一者的公開內容均以引用方式并入本文中。密封劑在干燥或以其它方式硬化后的推薦厚度為約 0.1mm 至 0.3mm。
[0048]代表性的任選底漆層包含丙烯酸膠乳或乙烯基底漆。如果需要，底漆可包含彩色顏料。優選的底漆的所測60°光澤度值小于15個光澤度單位，更優選地為小于10個光澤度單位，最優選地為小于5個光澤度單位，并且其PVC至少為45%。優選的底漆還提供抗粘連性。底漆在干燥或以其它方式硬化后的推薦厚度為約10微米至50微米，更優選地為約15微米至約30微米。
[0049]本發明可使用多種最終面涂層組合物。面涂層包含多段膠乳聚合物和交聯劑，通常將包含載體(例如水或一種或多種有機溶劑)，如果需要可包含其它成分，例如彩色顏料A，以及在某些實施方案中可具有油漆的特征。優選地，最終面涂層被配制為使得其可用使板移動通過涂布頭(coating head)的工廠施加設備和合適的干燥或固化設備來施加到纖維水泥基材上并進行硬化。優選的最終面涂層組合物的所測60°光澤度值大于I個光澤度單位，更優選地為介于5個與30個光澤度單位之間。
[0050]多種多段膠乳聚合物可用于所公開的最終面涂層中。多段膠乳聚合物優選地包含至少兩種具有不同玻璃化轉變溫度(即，不同Tg值)的聚合物。在一個優選的實施方案中，所述膠乳可包含第一聚合物段(軟段)和第二聚合物段(硬段)，第一聚合物段的Tg低于40°C，例如介于約-65°C和40°C之間，更優選地為介于約-15°C和15°C之間，并且第二聚合物段的Tg高于40°C，例如介于約40°C和230°C之間，更優選地為介于約60°C和105°C之間。
[0051]多段膠乳可用乳液聚合和順序單體進料技術方便地制備。例如，在聚合反應的早期加入第一單體組合物，然后在聚合反應的后期加入第二不同單體組合物。在某些實施方案中，有利的可能是用高Tg單體組合物開始聚合反應，然后切換至低Tg單體組合物，而在其它實施方案中，有利的可能是用低Tg單體組合物開始聚合反應，然后切換至高Tg單體組合物。也可利用多個硬段和軟段。例如，在某些組合物中，有利的可能是聚合兩種不同低Tg軟段單體組合物。在示例性實施方案中，第一軟段可用Tg接近室溫(例如20°C)的單體組合物來制備，第二軟段可用Tg比室溫低得多(例如小于5°C)的單體組合物來制備。盡管并不希望受理論束縛，但據信所述第二軟段聚合物有助于改善膠乳聚合物粒子的聚結。
[0052]有利的是采用通過連續變化的單體進料制備的梯度Tg膠乳聚合物。所得聚合物通常具有不表現出Tg拐點的DSC曲線，或可被稱為具有實質上無數個Tg段。例如，可從高Tg單體進料開始，然后在聚合反應的某個時間點開始將低Tg軟段單體組合物加入高Tg硬段單體物料中。所得多段膠乳聚合物將具有從高到低的梯度Tg。在其它實施方案中，有利的是將Tg硬段單體組合物加入低Tg軟段單體組合物中。梯度Tg聚合物還可結合多種Tg聚合物來使用。舉例而言，可以采用高Tg單體物料(Fl)和低Tg單體物料(F2)，其中將F2物料導入Fl單體容器中，并且將來自Fl容器的物料導入膠乳反應容器中。可切斷物料F2，將物料Fl送入膠乳反應容器中以引發聚合反應，從而開始聚合反應。開始聚合反應后，可將F2加入Fl中，F2進料速率高于進入反應容器中總的F1+F2進料速率，并且在此實例中，獲得了具有降低Tg的“軟段”聚合物粒子，其具有較高Tg的芯和梯度Tg的殼。
[0053]基于聚合物總重量，所公開的多段膠乳聚合物組合物優選地包含約5重量％至約95重量％的軟段聚合物形態,更優選地包含約50重量％至約90重量％的軟段聚合物形態，最優選地包含約60重量％至80重量％的軟段聚合物形態。基于聚合物總重量，所公開的多段膠乳聚合物組合物優選地包含約5重量％至約95重量％的硬段聚合物形態，更優選地包含約10重量％至50重量％的硬段聚合物形態,最優選地包含約20重量％至40重量％的硬段聚合物形態。
[0054]基于全部組合物固體，所公開的最終面涂層組合物優選地包含至少約10wt%，更優選地至少約25wt%，更優選地至少約35wt%的多段膠乳聚合物。基于全部組合物固體，所公開的最終面涂層組合物優選地包含小于10wt %，更優選地小于約85wt%，更優選地小于約80wt%的多段膠乳聚合物。
[0055]多段膠乳聚合物優選地使用一種或多種烯鍵式不飽和單體通過鏈增長聚合來制備。聚合反應可在各種溫度下進行，例如在約10°c至100°C的溫度范圍內進行。合適的烯鍵式不飽和單體的實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸4-羥丁酯縮水甘油醚、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯(AAEM)、雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羥甲基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯以及它們的混合物。
[0056]優選的多段膠乳聚合物實施方案也可使用一種或多種疏水單體(例如，(甲基)丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、叔丁基苯乙烯以及其它為膠乳聚合物制備領域的普通技術人員所熟悉的單體)來制備。例如，多段膠乳聚合物可使用基于全部膠乳聚合物固體至少15wt%的甲基丙烯酸丁酯來制備。
[0057]官能化多段膠乳聚合物結合乙酰乙酰基或酮官能團(例如，羰基反應基團)。例如，乙酰乙酰基或酮官能團可以如下形式結合到聚合物中:羥烷基丙烯酸單體和甲基丙烯酸單體的乙酰乙酰氧基酯，例如丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯、甲基丙烯酸2，3-二(乙酰乙酰氧基)丙酯、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯、與(甲基)丙烯酸羥乙酯反應的雙烯酮等或它們的組合。在某些實施方案中，乙酰乙酰基官能團使用例如甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯(AAEM)通過鏈增長聚合反應來提供。酮官能團可另外使用DAAM、甲基乙烯基甲酮、乙基乙烯基甲酮等通過鏈增長聚合來提供。羰基官能團可另外使用丙烯醛或異丁烯醛(methacrolein)通過鏈增長聚合來提供。
[0058]優選的官能化膠乳聚合物基于膠乳聚合物總重量優選地包含至少約0.05wt%的反應性羰基官能團，更優選地約0.05wt%至1.0wt%的反應性羰基官能團，最優選地約
0.15?1:%至0.65wt%反應性羰基官能團。示例性的官能化膠乳聚合物描述于美國公開專利申請N0.US 2006/0135684A1和US 2006/0135686A1中，這兩篇專利申請的公開內容以引用方式并入本文中。可聚合的羥基官能團或其它包含活性氫的單體也可通過與雙烯酮或其它合適的乙酰乙酰化劑反應被轉化成相應的乙酰乙酰官能單體(參見例如Comparison ofMethods for the Preparat1n of Acetoacetylated Coating Resins, Witzeman, J.SS.；Dell Nottingham，W.;和 Del Rector, F.J.，Coatings Technology ;第 62 卷，1990，101 及其中包含的參考文獻)。在優選的涂料組合物中，乙酰乙酰基官能團經由甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯結合到聚合物中。
[0059]在本發明的一些方面，多段膠乳聚合物可結合促進濕粘附力的含氮乙烯基單體。示例性的濕粘附力單體包括，例如，甲基丙烯酸2-( 二甲氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-( 二乙氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯、N-[3-( 二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、2-咪唑啉酮的衍生物，1-(2-氨基乙基)-，N，N-雙[2-羥基-3-(2-丙烯基氧基)丙基]和N-[2-羥基-3-(2-丙烯基氧基)丙基]，以SIP0MER WAM?商標采購自Rhodia ；N-(2-甲基丙烯酰胺基-乙基)亞乙基脲(SIP0MER WAM II) ；^P N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亞乙基脲，分別為以R0HAMERE?6852-0采購自RohmTech的50%在水中溶液和以R0HAMERE 6844-0采購自RohmTech的25%在甲基丙烯酸甲酯中溶液。優選的多段膠乳聚合物還可包含低水平的苯乙烯。更優選地，它們可包含很低水平的苯乙烯。最優選地，它們基本上不含苯乙烯。
[0060]多段膠乳聚合物還可使用高Tg堿溶性聚合物硬段來制備。堿溶性聚合物可通過如下制備:用丙烯酸或甲基丙烯酸或其它可聚合的酸單體(通常以高于7wt% )制備聚合物，并且加氨或其它堿使所述聚合物溶解。合適的堿溶性高Tg載體聚合物的實例包括采購自BASF的0NCRYL?675和JONCRYL 678低聚物樹脂。然后，可在硬段堿溶性聚合物存在的條件下對低Tg軟段單體組合物或梯度Tg組合物進行聚合以制備多段膠乳聚合物。可調整所公開的多段膠乳聚合物中單體的比率以提供所需水平的“硬”或“軟”鏈段。可采用Fox公式來計算由兩種單體物料制備的聚合物的理論Tg:
[0061]1/Tg = Wa/Tga+ffb/Tgb
[0062]其中，Tga和Tgb為由單體〃a"和"b"形成的聚合物各自的玻璃化轉變溫度；且
[0063]^和^為聚合物"a"和"b"各自的重量分數。
[0064]例如，可通過提供包含以下物質的單體組合物來引入軟鏈段:1至15份雙丙酮二丙烯酰胺(DAAM)、5至65份丙烯酸丁酯、20至90份甲基丙烯酸丁酯、O至55份甲基丙烯酸甲酯和0.5至5份(甲基)丙烯酸以及O至10份濕粘附力單體；可通過提供包含以下物質的單體組合物來引入硬鏈段:0至15份DAAM、0至20份丙烯酸丁酯、O至40份甲基丙烯酸丁酯、45至95份甲基丙烯酸甲酯、O至10份濕粘附力單體和0.5至5份(甲基)丙烯酸。還可通過提供包含以下物質的單體組合物來引入軟鏈段:5至65份丙烯酸丁酯、20至90份甲基丙烯酸丁酯、O至55份甲基丙烯酸甲酯、O至5份(甲基)丙烯酸、O至10份濕粘附力單體和2至20份2AAEM ;可通過提供包含以下物質的單體組合物來引入硬鏈段:0至20份丙烯酸丁酯、O至40份甲基丙烯酸丁酯、45至95份甲基丙烯酸甲酯、O至5份(甲基)丙烯酸、O至10份濕粘附力單體和O至20份AAEM。上述組合物用于對此概念進行闡述，但在本發明的實踐中可使用其它組合物。所公開的多段膠乳聚合物可在軟段、硬段或軟段和硬段兩者中官能化。
[0065]膠乳聚合物通常使用一種或多種非離子或陰離子乳化劑(單獨或一起使用)來穩定。用于最終面涂層組合物中的合適乳化劑是本領域普通技術人員已知的或可使用標準方法來確定。合適的非離子乳化劑的實例包括叔辛基苯氧基乙基聚(39)乙氧基乙醇、十二烷氧基聚(10)乙氧基乙醇、壬基苯氧基乙基聚(40)乙氧基乙醇、聚乙二醇2000 —油酸酯、乙氧基化蓖麻油、氟化烷基酯和烷氧基化物、聚氧亞乙基(20)脫水山梨糖醇單月桂酸酯、蔗糖單椰油酸酯、二(2-丁基)苯氧基聚(20)乙氧基乙醇、羥乙基纖維素聚丙烯酸丁酯接枝共聚物、二甲基硅酮聚亞烷基氧接枝共聚物、聚(環氧乙烷)聚(丙烯酸丁酯)嵌段共聚物、環氧丙烷與環氧乙烷的嵌段共聚物、被30摩爾環氧乙烷乙氧基化的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔_4，7-二醇、N-聚氧亞乙基(20)月桂酰胺、N-月桂基-N-聚氧亞乙基(3)胺和聚(10)乙二醇十二烷基硫醚。合適的陰離子乳化劑的實例包括月桂基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鉀、二辛基磺基琥珀酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、壬基苯氧基乙基聚(I)乙氧基乙基硫酸銨鹽、苯乙烯磺酸鈉、十二烷基烯丙基磺基琥珀酸納、亞麻籽油脂肪酸、乙氧基化壬基酚的磷酸酯的鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽、辛氧基醇-3-磺酸鈉、椰油基肌氨酸鈉、1-烷氧基-2-羥丙基磺酸鈉、α-烯烴(C14-C16)磺酸鈉、羥基鏈烷醇的硫酸鹽、N-(l，2-二羧基乙基)-N-十八燒基磺基琥拍酰胺酸(succinamate)四鈉、N-十八燒基磺基琥拍酰胺酸二鈉、烷基酰胺聚乙氧基磺基琥珀酸二鈉、磺基琥珀酸的乙氧基化壬基酚半酯二鈉和叔辛基苯氧基-乙氧基-聚(39)乙氧基-乙基硫酸鈉。
[0066]一種或多種水溶性自由基引發劑通常用于多段膠乳聚合物的鏈增長聚合中。適用于最終面涂層組合物的引發劑是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。代表性的水溶性自由基引發劑包括過氧化氫；叔丁基過氧化物；堿金屬的過硫酸鹽如過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鋰；過硫酸銨；以及此類引發劑與還原劑的混合物。代表性的還原劑包括亞硫酸鹽，如堿金屬的偏亞硫酸氫鹽(metabisulfite)、亞硫酸氫鹽(hydrosulfite)和硫代硫酸鹽(hyposulfite);甲醒次硫酸鈉(sodium formaldehyde sulfoxylate);和還原糖,如抗壞血酸和異抗壞血酸。弓I發劑的量基于單體總量優選地為約0.0 Iwt %至約3wt %。在氧化還原體系中，還原劑的量基于單體總量優選地為約0.01wt%至3wt%。
[0067]所公開的最終面涂層組合物還包含酰肼、肼或多胺作為交聯劑。交聯劑可添加至第一(軟)段、第二(硬)段或第一段和第二段兩者。示例性的酰肼為多酰肼，例如有機二羧酸或低聚羧酸(特別是具有3至20個碳原子的那些)的二酰肼。實例為丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、i^一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸和2-甲基十四烷二酸的二酰肼；甲基-、乙基-、丙基_、丁基_、己基_、庚基_、羊基_、2_乙基己基-、壬基-、癸基-、十一燒基_和十二燒基丙二酸的二酰肼；甲基_、乙基_、丙基_、丁基_、己基_、庚基_和辛基琥拍酸的二酰肼；2_乙基-3-丙基琥珀酸和-戊二酸的二酰肼；環己烷二羧酸和環己基甲基丙二酸的二酰肼；對苯二甲酸、苯基琥珀酸、肉桂基丙二酸和芐基丙二酸的二酰肼；戊烷-1，3，5-三羧酸的三酰肼；己-4-烯-1，2，6-三羧酸的三酰肼；3_氰基戊烷-1，3，5-三羧酸的三酰肼和二氰基富馬酸二酰肼，以及二聚和低聚不飽和脂肪酸的二酰肼和低聚酰肼。
[0068]其它示例性交聯劑包括多胺，例如以JEFFAMINE?商標市售的那些。示例性JEFFAMINE 二胺包括 D-系列 JEFFAMINE 二胺如 D-230、D-400、D-300、D-2000 等或它們的組入口 ο
[0069]在一個優選的實施方案中，酰肼交聯劑為二酰肼如己二酸二酰肼(ADH)并且多段膠乳聚合物包括酮(例如DAAM)或1，3-酮(例如AAEM)官能團。
[0070]所公開的最終面涂層組合物包含至少為0.25: 1，更優選地至少為0.5: 1，甚至更優選地至少為0.65: I的交聯劑(例如，二酰肼、肼或多胺)與反應性羰基官能團(例如，乙酰酰基-官能團)的可交聯基團的優選反應當量比率，來制備多段膠乳聚合物。所公開的涂料組合物優選地包含量基于膠乳聚合物的重量小于約10重量％，更優選地小于約6重量％，甚至更優選地小于約4重量％的二酰肼、肼或多胺。
[0071]所公開的最終面涂層組合物可包含一種或多種任選的V0C。適用于最終面涂層組合物的VOC是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。有利地，最終面涂層組合物是低VOC的，優選基于組合物總重量包含小于10重量％，更優選地小于7重量％，最優選地小于4重量％的VOC。
[0072]所公開的最終面涂層組合物可包含一種或多種任選的聚結劑(coalescent)以促進成膜。適用于最終面涂層組合物的聚結劑是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。合適的聚結劑包括乙二醇醚，例如采購自Eastman Chemical C0.的EASTMAN?EP, EASTMAN DM、EASTMAN DE、EASTMAN DP、EASTMAN DB 和 EASTMAN PM 和酯醇例如采購自Eastman Chemical C0.的TEXAN0L?酯醇。優選地,所述任選的聚結劑是低VOC聚結劑，例如美國專利N0.6，762，230B2所述，該專利的公開內容以引用方式并入本文中。最終面涂層組合物所包含的低VOC聚結劑的量基于膠乳聚合物的重量優選地至少為約0.5wt%，更優選地至少為約Iwt %，更優選地至少為約1.5wt%。最終面涂層組合物所包含的低VOC聚結劑的量基于膠乳聚合物的重量還優選地小于約1wt %，更優選地小于約6wt %,更優選地小于約4wt %。
[0073]所公開的最終面涂層組合物可包含一種或多種任選的表面活性劑以改變面涂層組合物與基材或與先前施加的涂層之間的相互作用。表面活性劑可影響組合物的質量，包括如何處理所述組合物，組合物如何在基材的整個表面鋪展，以及其如何與基材結合。具體而言，表面活性劑可改變組合物潤濕基材的能力。表面活性劑還可提供均化、消泡或流量控制性質等。適用于最終面涂層組合物的表面活性劑是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。如果使用，表面活性劑優選地以基于面涂層組合物的總重量小于5wt %的量存在。
[0074]示例性表面活性分散劑或潤濕劑描述于美國公開專利申請N0.2007/011098?Α1中，該專利申請的公開內容以引用方式整體并入本文中。
[0075]所公開的最終面涂層組合物可包含一種或多種任選的顏料。適用于最終面涂層組合物的顏料是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。示例性顏料包括二氧化鈦白、炭黑、燈黑、氧化鐵黑、氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵棕(氧化鐵紅、氧化鐵黃與氧化鐵黑的共混物)、酞菁綠、酞菁藍、有機紅(如萘酚紅、喹吖啶酮紅和甲苯胺紅)、喹吖啶酮品紅、喹吖啶酮紫、DNA橙或有機黃(如漢薩黃(Hansa yellow)).其它示例性顏料包括復合無機顏料，例如亞鉻酸銅、鋁酸鈷、亞鉻酸鈷、鈦酸鈷和鎳銻鈦等。
[0076]最終面涂層組合物還可包含光澤度控制劑或熒光增白劑，例如采購自CibaSpecialty Chemicals (紐約州塔里敦)的UVITEXtmOB熒光增白劑。
[0077]在某些實施方案中，有利的是面涂層組合物中包含填料或惰性成分。填料或惰性成分對固化前后的組合物進行增量(extend)，降低其成本，改變其外觀或提供其所需要的特性。適用于最終面涂層組合物的填料和惰性成分是本領域普通技術人員已知的或可通過標準方法來確定。示例性的填料或惰性成分包括粘土、玻璃珠、碳酸鈣、滑石、二氧化硅、長石、云母、重晶石、陶瓷微球、偏硅酸鈣、有機填料等。填料或惰性成分以基于面涂層組合物的總重量優選地小于約15wt%的量存在。
[0078]在某些應用中，其還可有利地包含殺生物劑或殺真菌劑。示例性的殺生物劑或殺真菌劑包括采購自Buckman Laboratories (田納西州孟菲斯市)的R0Z0NE?2000、BUSANtmI292和BUSAN 1440;采購自Troy Chemical Corp.(新澤西州弗洛勒姆帕克)的P0LYPHASE?663 和 POLYPHASE 678 和采購自 Rohm and Haas C0.的 KATHONtmLX。
[0079]最終面涂層還可包含其它任選的成分，這些成分對面涂層組合物在儲存、處理、或施加時或在其它或后續階段的性質進行改變。可根據需要使用蠟、消光劑，流變控制劑、刮擦添加劑和其它類似的性能增強添加劑，這些添加劑的量可有效提高最終面涂層組合物以及干燥的或以其它方式硬化的面涂層的性能。改善涂層物理性能的示例性蠟乳狀液包括采購自MicheIman，Inc.(俄亥俄州辛辛那提市)的MICHEM?乳液32535、21030、61335、80939M 和 7173M0D 和采購自 ChemCor (紐約州切斯特市)的 CHEMC0R?20N35、43A40、950C25和10N30。示例性的流變控制劑包括采購自Ciba Specialty Chemicals的RHEOVIStmI 12、RHE0VIS 132、RHEOVIS152, VISCALEX?HV30、VISCALEX AT88、EFKA?6220 和 EFKA 6225 ;采購自 Byk Chemie 的 BYK?420 和 BYK 425 ;米購自 Elementis Specialties (新澤西州海斯唐市)的 RHE0LATE?205，RHEOLATE 420 和 RHEOLATE I ;采購自 Rohm and Haas C0.的ACRYSOLtmL TT-615、ACRYSOL RM-5、ACRYSOL RM-6、ACRYSOL RM-8W、ACRYSOL RM-2020 和ACRYSOL RM-825 ;采購自Hercules Inc.(特拉華州威爾明頓市)的NATR0S0L?250LR和采購自Dow Chemical C0.(密歇根州米德蘭市)的CELL0SIZE?QP09L。所需的涂層性能特性包括耐化學性、耐磨性、硬度、光澤度、反射性、外觀或這些特性的組合以及其它類似的特性。例如，面涂層可包含促進耐磨性的佐劑，如二氧化硅或氧化鋁(如溶膠-凝膠處理的氧化鋁)。
[0080]多種其它任選的添加劑可用于所公開的最終面涂層組合物中并且將為本領域普通技術人員所熟悉的，包括在Koleske等人的Paint and Coatings Industry(2003年4月，第12-86頁)中所描述的那些。例如，最終面涂層組合物可包含一種或多種性能或性質增強添加劑，例如著色劑、染料、增稠劑、熱穩定劑、均化劑、防縮孔劑、固化指示劑、增塑劑、沉降抑制劑、紫外光吸收劑等。另外，對于使用工廠涂布設備(如幕簾式涂布機)進行施加而言，組合物可采用針對所選設備和裝置定制的添加劑。此類添加劑通常使用本領域普通技術人員熟悉的標準方法根據場所的不同來選擇。
[0081]最終面涂層組合物可使用任何合適的施加方法施加到任選密封的或涂底漆的基材上。例如，可對面涂層組合物進行輥涂、噴涂、幕涂、真空涂布、刷涂或使用使用氣刀系統進行流涂。優選的施加方法提供了均勻的涂層厚度并且具有成本效益。尤其優選的施加方法采用工廠設備，其使得板移動通過涂布頭并從那里通過合適的干燥或固化設備。涂層以基本上均勻厚度層的形式覆蓋板的第一主表面的至少一部分，優選地覆蓋整個第一主表面。
[0082]所公開的最終面涂層組合物的PVC優選地小于45 %，更優選地小于約40 %，最優選地為約10%至約35%。當使用采購自Rhopoint Instruments Ltd.(英國東薩塞克斯郡)的RH0P0INT? 1212/42MFFT-60桿儀測試時，最終面涂層組合物的MFFT優選地為約(TC至約55°C，更優選地為約(TC至約20°C。
[0083]已經發現，面涂層的厚度可影響本發明的性能。例如，如果面涂層太薄，則涂飾的板可能達不到所需的性能、耐候性和外觀。如果面涂層太厚，則體系的成本將不必要地增力口。干燥的或以其它方式硬化的最終面涂層的推薦厚度介于約20微米與約200微米之間，更優選地介于約25微米與約120微米之間，更優選地介于約30微米與約100微米之間，最優選地介于約35微米與約75微米之間。
[0084]面涂層可使用任何合適的方法(例如，兩部分固化機理、輻射固化、空氣干燥、熱固化等)硬化(即交聯和干燥)成漆膜。更優選地，面涂層的硬化無須將水泥基材加熱至高溫。雖然采用此類加熱方法在本發明的范圍之內，但對于具有低熱傳遞特性水泥基產品而言，這有點低效。因此，優選的方法通常采用低于100°c，更優選低于90°C，最優選低于80°C的板表面溫度。可利用輻射硬化體系(例如UV或可見光固化體系)或多組分體系(例如兩部分體系)。例如，多組分體系可以通過如下方式硬化:在施加到基材上之前或期間將各組分混合并使混合組分在基材上硬化。其它低溫硬化體系將是本領域普通技術人員已知的，或可使用標準方法來確定，并且可在需要時被利用。
[0085]可使用一個或多個介于相鄰板之間的襯墊來疊置所公開的預涂飾板。示例性襯墊包含可幫助保護板免受損壞的片材或膜材料。如果需要，襯墊可稍微粘附于板面(從而有助于使襯墊保持緊靠板表面)或僅簡單地通過摩擦作用保持到位。在一個優選的實施方案中，板對以面對面的關系疊置，其中在各面之間設置襯墊以形成抗壓碎單元。然后，多個這些單元可疊置形成較大的疊堆。示例性的襯墊包括紙、塑料、泡沫、無紡布或織物片材和膜材料。優選的襯墊包括塑料片材以保護涂飾的板在運輸安裝期間不被揉搓和刮傷。襯墊可具有多種厚度，例如約介于20微米與100微米之間的厚度。
[0086]所公開的最終面涂層耐壓碎損壞。抗壓碎性可用視覺評估并使用I至5的評級標準進行評級，如下所述，5表示涂層基本上無損壞，I表示涂層嚴重受損。在兩個面對面的被涂布壓印基材受到的壓力為約6kg/cm2,更優選地為約8kg/cm2,最優選地為約10kg/cm2時，最終面涂層提供的抗壓碎性至少為3，更優選地至少為4，最優選為5。例如，在約8kg/cm2的壓力下進行測試時，試板樣品優選地達到3或更高，更優選地為4或更高，最佳為5的評級。抗壓碎性的視覺評估可按照以下方式進行:
[0087]將15cmX21cm工廠涂底漆的木紋理壓印纖維水泥壁板(HARDIEPLANK互搭壁板，精選 CEDARMILL 級，米購自 James Hardie Building Products, Inc.)用最終面涂層組合物進行涂布，其中使用漆刷和足夠的材料以提供約22微米的干膜厚度(DFT)。在施加第一涂層之后，就立即將被涂布板置于烘箱中并保持20秒，以使板表面溫度(BST)達到43-52°C。在10秒閃蒸時間后，將板用最終面涂層組合物進行重新涂布，其中使用漆刷和足夠的材料以提供另外的22微米DFT，使得涂層總厚度約為44微米DFT。將被涂布板返回至烘箱中并強制干燥60秒鐘達到60-65°C BST0將被涂布板從烘箱中移出，冷卻至約55°C BST并覆蓋聚烯烴保護襯墊。第二塊類似涂布的且由襯墊覆蓋的具有約55°C BST的板與試板面對面地放置。將兩塊板(它們之間有兩個保護片材)置于臺板已被預熱至約55°C的水壓機上并經受試驗壓力(例如6、8或10kg/cm2，相當于85,114或142p.s.1.) 10分鐘。將板從水壓機移除，試板上那些緊密木紋理圖案壓印的部分根據下表I中示出的評級量表進行評價。記錄四個試樣的平均評級。
[0088]表I
[0089]視覺評估
[0090]
if級fl'〔面板外觀
1明顯壓碎:峰嚴重壓碎，來自相對板的紋理圖案被壓印到涂層中，導致損壞區域周圍的涂層嚴重起
__
2中等程度壓碎:峰被壓平至寬度超過4mm，來自相
_對板的紋理圖案被略微壓印到涂層中。_
J__略微壓碎:許多峰被壓平至寬度為2mm至4mm。
J_極略微壓碎:少數峰被壓平至寬度小于2mm。
5 未壓碎:用肉眼或5倍放大鏡觀察不到壓碎的峰或 _I有光澤的點。_
[0091]如以下實施例中所示，與未采用改善的面涂層體系的纖維水泥產品相比，具有本發明的最終面涂層體系的纖維水泥產品提供了顯著的抗壓碎性。
[0092]實施例1
[0093]多段膠乳聚合物A
[0094]酮官能化的多段膠乳聚合物由第一單體混合物制備，所述第一單體混合物包含水、表面活性劑、28%氨、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、雙丙酮丙烯酰胺和促進濕粘附力的含氮乙烯基單體。準備第二單體混合物，其包含水、表面活性劑、28%氨、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和含氮乙烯基濕粘附力單體。段一和段二的理論玻璃化轉變溫度分別為4°C和80°C。向反應器中裝入水、表面活性劑和28%氨并加熱至80-90°C。將過硫酸鈉與水的引發劑溶液添加到反應器中。在攪拌下經兩小時將第一單體混合物和過硫酸鈉與水的溶液加入反應器中。在攪拌下經一小時將第二單體混合物和過硫酸鈉與水的溶液加入反應器中。將反應在80-90°C下保持30分鐘。添加叔丁基氫過氧化物和異抗壞血酸在水中的溶液并保持30分鐘。冷卻反應。添加己二酸二酰肼(ADH)作為交聯劑。用28%氨將PH調節至7.5-8.5，并用水將固體調節至約46-50%。表2中示出了測試的各種膠乳聚合物及其DAAM和ADH含量。
[0095]表 2
[0096]
實施例DAAM (wt%)反應當量比率聚合物 Al 至 A9__ADH/DAAM
比較例Al__ODAAM對照0.0:1_
比較例 A2__1.9% DAAM 0.0:1_
A3__1.9% DAAM O 7 I_
AA__1.5% DAAM 0.664:1
AS_ 2.5% DAAM__0.665:1_
A6__3% DAAM 0.665:1
A7__4% DAAM 0.665:1
A8_ 5% DAAM 0.699:1
[0097]
A9_ 10% DAAM 0.669:1
[0098]實施例2
[0099]多段膠乳聚合物B
[0100]乙酰乙酰基官能化的多段膠乳聚合物通過實施例1中所述的方法來制備，不同之處在于用AAEM代替DAAM。下表3中示出了測試的各種膠乳聚合物及其AAEM和ADH含量。
[0101]表3
[0102]
實施例 AAEM (vvt%)反應當量比率聚合物 B1-B4_ADH/AAEM
比較例 BI 1.9% AAEM O:1_
比較例 B2 I 4% AAEM0:1_
B3__1.9% AAEM 0.795:1
B4_4% AAFM0.764:1
[0103] 實施例3
_4] 多段膠乳聚合物C
[0105]多段膠乳聚合物可使用實施例1中所述的方法來制備，但在第一(軟)段和第二(硬)段中均使用DAAM。
[0106]實施例4
[0107]多段膠乳聚合物D
[0108]多段膠乳聚合物可使用實施例1中所述的方法來制備，但僅在第二(硬)段中使用 DAAM。
[0109]實施例5-17
[0110]多段膠乳聚合物面涂層組合物
[0111]在配備有高速攪拌器和分散槳葉的混合容器中，將下表4中示出的成分以所列順序加入。最終面涂層組合物通過以下方式來形成:添加前兩種組分，混合5分鐘至均勻，添加后面的5種組分，高速混合15分鐘，然后加入其余6種組分，使用中速攪拌混合15分鐘。將含水量約為12%的纖維水泥壁板用所得組合物進行面涂，并且使用上述抗壓碎性能視覺評估量表以及約8kg/cm2的試驗壓力(5分鐘)進行評價。結果在表5中示出:
[0112]表4-面涂層
[0113]成分I實施例面涂層
Jc__100_
Iiii劑⑴0.7
消泡劑(2)__L5_
聚結劑(3)__15_
分散劑(4)__7_
顏料(5)__217_
增量劑(6)__84_
中和劑(7)__2_
7jC__8_
實施例 5-17(Α1-Α9 626
和 BI B4)__
JC_ 20 _
消泡劑(8)__I_
增稠劑(9)__L5_
[0114]--------------------
[0115](I) CELL0SIZE?QP 09L 輕乙基纖維素，米購自 Dow Chemical Company (密歇根州米德蘭市)
[0116](2) DEHYDRAN?1620，采購自 Cognis Corporat1n (俄亥俄州辛辛那提市)
[0117](3) TEXAN0L? 酯醇,米購自 Eastman Chemical Company (田納西州金斯波特)
[0118](4)DISPERBYK?190嵌段共聚物溶液，采購自Byk-Chemie USA (康涅狄格州瓦林福德)
[0119](5) T1-PURE?R902-28 二氧化欽，米購自 E.1.DuPont de Nemours and Company (特拉華州威爾明頓市)
[0120](6) ASP 170娃酸招,采購自Englehard Corporat1n (新澤西州艾斯林市)
[0121](7)氫氧化銨 26%,米購自 Aldrich Chemical
[0122](8)BYK?024聚硅氧烷消泡劑，采購自Byk-Chemie USA (康涅狄格州瓦林福德)
[0123](9)ACRYS0L?RM-2020NPR疏水改性的環氧乙烷尿烷嵌段共聚物，采購自Rohm andHaas Company (賓夕法尼亞州費城)
[0124]表5
[0125]
DAAM或ADH/DAAM或|峰壓碎平均
AAEM ADH/AAEM 反值
面涂層(wt%)應當量比率
比較例 5(A1)ODAAM(hiL9
比較例 6 (Α2)1.9 DAAM Ihl— 1.2 —
實施例 7 (A3)T9 DAAM 0.7:14.3
實施例 8 (Α4)— 1.5 DAAM _ 0.664:12.5
實施例 9 (Α5)—2.5 DAAM ~0.665:1~ 3.4 —
實施例 10 (Α6)— 3.0 DAAM _ 0.665:13.9
實施例 11 (Α7)—4.0 DAAM ￥.665:1— 4.5 —
實施例 12(Α8)5.0 DAAM 0.699:1__4^9_
實施例 13 (Α9)10 DAAM 0.699:15
比較例 14 (BI)Τ.9ΑΑΕΜ ~0Γ?2.5 —
比較例 15 (Β2)4.0 AAEM 0:1I
實施例 16(Β3)Τ.9ΑΑΕΜ "07795:13.2 —
實施例 17(Β4)4.0 AAEM 0.764:1__L9_
[0126]如表5所示，與相應的非交聯比較組合物相比，交聯的面涂層組合物的每一者均提供更抗壓碎的涂層。包含采用ADH交聯的AAHM的組合物提供改善的抗壓碎性。這些涂層應當易于承受在至少兩個被涂布板的托板疊堆的底部進行儲存。
[0127]已如此描述了本發明的優選實施方案，本領域技術人員將容易地意識到本文所述的教導可適用于所附權利要求范圍內的其它實施方案。全部專利、專利文獻和出版物的完整公開內容以引用方式并入本文中，如同單獨并入一般。
[0128]本公開發明的示例性實施方案包括:
[0129]1.一種抗壓碎涂料組合物，其包含:
[0130]具有酮官能團或乙酰乙酰氧基官能團的多段膠乳聚合物和肼、酰肼或多胺交聯齊?，該涂料組合物在涂布于纖維水泥基材上時提供改善的抗壓碎性。
[0131]2.根據實施方案I所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物具有梯度Tg。
[0132]3.根據實施方案I所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含Tg低于約40°C的至少一個軟段和Tg高于約40°C的至少一個硬段。
[0133]4.根據實施方案3所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含Tg介于約_65°C和約40°C之間的至少一個軟段和Tg介于約40°C和約230°C之間的至少一個硬段。
[0134]5.根據實施方案3所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含Tg介于約-15°C和約15°C之間的至少一個軟段和Tg介于約60°C和約105°C之間的至少一個硬段。
[0135]6.根據實施方案3所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含基于聚合物總重量約50wt%至約90wt%的軟段聚合物形態和基于所述多段膠乳聚合物總重量約1wt %至約50wt%的硬段聚合物形態。
[0136]7.根據實施方案3所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含基于聚合物總重量約60wt%至約80wt%的軟段聚合物形態和基于所述多段膠乳聚合物總重量約2(^1:%至約40wt%的硬段聚合物形態。
[0137]8.根據實施方案3所述的組合物，其中所述軟段是官能化的。
[0138]9.根據實施方案3所述的組合物，其中所述硬段是官能化的。
[0139]10.根據實施方案3所述的組合物，其中所述硬段和軟段是官能化的。
[0140]11.根據實施方案I所述的組合物，其中所述酮官能團衍生自雙丙酮丙烯酰胺。
[0141]12.根據實施方案I所述的組合物，其中所述乙酰乙酰氧基官能團衍生自甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
[0142]13.根據實施方案I所述的組合物，其中所述多段膠乳聚合物包含基于所述多段膠乳聚合物總重量約0.05wt%至約1.0wt%的反應性酮或乙酰乙酰氧基官能團。
[0143]14.根據實施方案I所述的組合物，其中所述交聯劑加入軟段、硬段或兩者中。
[0144]15.根據實施方案I所述的組合物，其中所述酰肼為二酰肼。
[0145]16.根據實施方案I所述的組合物，其中所述二酰肼為己二酸二酰肼。
[0146]17.根據實施方案I所述的組合物，其中所述多胺為二胺。
[0147]18.根據實施方案I所述的組合物，其中基于所述膠乳聚合物的重量，所述酰肼、肼或多胺占小于約10%。
[0148]19.根據實施方案I所述的組合物，其中交聯劑與所述反應性官能團的可交聯基團的反應當量比率至少為約0.25: I。
[0149]20.根據實施方案I所述的組合物，其中所述組合物包含基于所述全部組合物固體至少約10wt%的多段膠乳聚合物。
[0150]21.根據實施方案I所述的組合物，其中所述組合物包含基于所述全部組合物固體至少約25wt%的多段膠乳聚合物。
[0151]22.根據實施方案I所述的組合物，其中所述組合物包含小于10wt%的揮發性有機物。
[0152]23.根據實施方案I所述的組合物，其中當兩塊面對面的被涂布壓印纖維水泥板基材經受約8kg/cm2的壓力時，所述組合物在交聯、干燥或以其它方式硬化時的抗壓碎性值為至少3。
[0153]24.根據實施方案I所述的組合物，其中所述組合物為密封劑層或面涂層的形式。
[0154]25.根據實施方案I所述的組合物，其中所述組合物為水泥質基材頂部的密封劑層的形式。
[0155]26.一種用于制備抗壓碎被涂布纖維水泥制品的方法，所述方法包括:
[0156]提供具有第一主表面的非附連纖維水泥板基材；
[0157]提供面涂層涂料組合物，其包含具有酮官能團或乙酰乙酰氧基官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑；
[0158]將所述面涂層涂料組合物施加至所述第一主表面的至少一部分上；
[0159]干燥或以其它方式硬化所述涂層組合物以形成抗壓碎最終面涂層；和
[0160]將兩個或多個如此涂布的板疊置在托板或其它水平支承表面上。
[0161]27.根據實施方案26所述的方法，其還包括將密封劑或底漆組合物施加至所述第一主表面，然后施加所述面涂層涂料組合物。
[0162]28.根據實施方案26所述的方法，其還包括將一對被涂布板以面對面的關系放置，其中保護襯墊介于所述被涂布表面之間。
[0163]29.根據實施方案28所述的方法，其包括將多個此類板對疊置在托板上。
[0164]30.根據實施方案29所述的方法，其包括將多個此類托板彼此疊置。
[0165]31.根據實施方案26所述的方法，其中當兩塊面對面的被涂布壓印纖維水泥板基材經受約8kg/cm2的壓力時，所述最終面涂層的抗壓碎性值為至少3。
[0166]32.根據實施方案26所述的方法，其中當兩塊面對面的被涂布壓印纖維水泥板基材經受約lOkg/cm2時，所述最終面涂層的抗壓碎性值為至少3。
【權利要求】
1.一種被涂布纖維水泥制品，其包括具有第一主表面的非附連纖維水泥板基材，所述第一主表面的至少一部分被抗壓碎面涂層組合物覆蓋，所述抗壓碎面涂層組合物包含具有乙酰乙酰氧基官能團或酮官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑。
2.根據權利要求1所述的制品，其中所述多段膠乳聚合物包含Tg低于約40°C的至少一個軟段和Tg高于約40°C的至少一個硬段Tg。
3.根據權利要求2所述的制品，其中所述軟段是官能化的。
4.根據權利要求2所述的制品，其中所述硬段是官能化的。
5.根據權利要求2所述的制品，其中所述硬段和軟段是官能化的。
6.根據權利要求1所述的制品，其中所述酮官能團衍生自雙丙酮丙烯酰胺。
7.根據權利要求1所述的制品，其中所述乙酰乙酰氧基官能團衍生自甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
8.根據權利要求1所述的制品，其中所述多段膠乳聚合物包含基于所述多段膠乳聚合物總重量約0.05wt%至約Iwt%的反應性酮或乙酰乙酰基官能團。
9.根據權利要求1所述的制品，其中所述酰肼為二酰肼。
10.根據權利要求1所述的制品，其中所述二酰肼為己二酸二酰肼。
11.根據權利要求1所述的制品，其中所述多胺為二胺。
12.根據權利要求1所述的制品，其中基于所述膠乳聚合物的重量，所述交聯劑占小于約 1wt % ο
13.根據權利要求1所述的制品，其中交聯劑與所述反應性官能團的可交聯基團的反應當量比率至少為約0.25: I。
14.根據權利要求1所述的制品，其中當兩塊面對面的被涂布壓印纖維水泥板基材經受約8kg/cm2的壓力時，所述面涂層在交聯、干燥或以其它方式硬化時的抗壓碎性值為至少3。
15.根據權利要求1所述的制品，其中所述組合物為在水泥質基材頂部的層的形式。
16.—種制備抗壓碎被涂布纖維水泥制品的方法，所述方法包括: 提供具有第一主表面的非附連纖維水泥板基材； 提供面涂層涂料組合物，其包含具有酮官能團或乙酰乙酰氧基官能團的多段膠乳聚合物和酰肼、肼或多胺交聯劑； 將所述面涂層涂料組合物施加至所述第一主表面的至少一部分上； 交聯、干燥或以其它方式硬化所述涂料組合物以形成抗壓碎最終面涂層；和 將兩個或多個如此涂布的板疊置在托板或其它水平支承表面上。
17.根據權利要求16所述的方法，其還包括將一對被涂布板以面對面的關系放置，其中保護襯墊介于所述被涂布表面之間。
18.根據權利要求17所述的方法，其包括將多個此類板對疊置在托板上。
19.根據權利要求18所述的方法，其包括將多個此類托板彼此疊置。
20.根據權利要求16所述的方法，其中當兩塊面對面的被涂布壓印纖維水泥板基材經受約8kg/cm2的壓力時，所述最終面涂層的抗壓碎性值為至少3。
【文檔編號】B32B13/12GK104169078SQ201380014432
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年3月14日 優先權日:2012年3月14日
【發明者】斯蒂芬·A·希爾, 斯蒂芬·M·卡爾森, 沙恩·W·卡特, 阿奇·W·加納 申請人:威士伯采購公司