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CN101410349B - 用于多孔基板的多组分涂布方法 - Google Patents

用于多孔基板的多组分涂布方法 Download PDF

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CN101410349B CN2007800113671A CN200780011367A CN101410349B CN 101410349 B CN101410349 B CN 101410349B CN 2007800113671 A CN2007800113671 A CN 2007800113671A CN 200780011367 A CN200780011367 A CN 200780011367A CN 101410349 B CN101410349 B CN 101410349B
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Abstract

本公开涉及一种涂布方法，包括以下步骤：提供包含两个或多个组分的多组分涂料组合物，向多孔基板涂布各组分，使用至少一种其它组分混合各组分从而导致至少两个组分间发生化学反应。

Description

用于多孔基板的多组分涂布方法
技术领域
本公开涉及一种向多孔基板涂布多组分涂料组合物的方法。
背景技术
在多种建筑施工应用的内外挂板中越来越多地用到多孔材料，例如纤维增强水泥材料和石膏墙板等。这些多孔材料具有优良的耐火性和隔离性质，并且能够以合理的价格进行生产。
可以通过向面板的一个或多个面涂布涂饰剂来制造纤维增强水泥材料。所述涂饰剂可以是阻止或减少水分渗透进入面板多孔表面的涂料。通常将液态涂料涂布到纤维水泥材料的表面，而随后使其化学转化成类似固体的固化态。已经使用双组分反应性系统，例如双组分环氧树脂作为纤维增强水泥材料的涂料，所述双组分环氧树脂在将基础组分与环氧组分组合后形成反应性混合物。
特别理想的是将涂料涂布到纤维水泥基板的至少一个外表面和其边缘以防止水分渗透和/或对其它保护性和装饰性涂层提供增强的附着性。已经有多种涂布方式，例如已经用喷涂和海绵辊涂向纤维增强水泥材料表面涂布涂料。
遗憾的是，多组分反应性涂料系统(例如双组分环氧树脂)的适用期(pot life)有限。在将组分组合以引发固化反应并形成反应性混合物后，如果没能在相对短的时间内将混合物涂布到基板上，就必须将混合物废弃。这造成涂料的浪费并且需要涂布机停机很长时间以清洗涂布液传递系统，特别是在涂布线发生停止的情况下。此外，一旦将原料混合并启动固化反应，混合物的性质就会发生持续变化，因此很难控制涂布过程中的过程变量。
发明内容
总体上，本公开涉及向多孔基板(例如纤维水泥基板)涂布多组分涂料组合物的涂布方法。本公开还进一步涉及向多孔基板涂布能够进行化学固化反应的多组分涂料组合物的涂布方法。
在一个实施方案中，本公开涉及的方法包括提供包含两个或多个组分的多组分涂料组合物，向多孔基板涂布各组分，将一种组分与至少一种其它组分混合从而导致至少两个组分间发生化学反应，以及使至少一些组分渗透至基板中。
在其它实施方案中，在向多孔基板涂布各组分之前进行混合。在其它实施方案中，在向多孔基板涂布各组分的同时进行混合物。在其它示例性实施方案中，所述方法包括将涂布的多组分涂料组合物的至少一部分从多孔基板上除去的步骤。
在特定的示例性实施方案中，多孔基板可以是纤维水泥基板。在一些实施方案中，纤维水泥基板可以是薄板，其具有与第一主要面相邻的多个边，以及与第一主要面相对的边相邻的第二主要面。在一些实施方案中，向基板的至少第一主要面和至少一个边涂布各组分。在其它示例性实施方案中，也向第二主要面和各个边涂布各组分。
在特定的实施方案中，第一组分可包含氨基官能化化合物，并且第二组分可包含环氧乙烷官能化合物。
在其它实施方案中，本公开涉及的方法包括提供至少包含第一氨基官能化聚合物组分和第二环氧乙烷官能化聚合物组分的多组分涂料组合物，向纤维水泥基板涂布各组分，将第一组分与至少第二组分混合以形成反应性混合物，以及使至少一些反应性混合物渗透至纤维水泥基板中，所述第一组分与所述第二组分盛放在分离的容器中。
在其它实施方案中，本公开涉及的方法包括提供至少包含第一氨基官能化聚合物组分和第二环氧乙烷官能化聚合物组分的多组分涂料组合物，向多孔基板涂布各组分，将第一组分与至少第二组分混合从而形成发生化学反应的反应性混合物，以及使至少一些反应性混合物渗透至纤维基板中，所述第一组分与所述第二组分盛放在分离的容器中。
根据本发明的一些方面，涂布纤维水泥基板的方法可提供特定的优点，例如更长的反应性涂料组分的适用期，较少的涂料浪费，缩短用于清洗涂布液传递系统的停机时间以及降低涂料的费用。根据本发明一些实施方案的涂布方法也可以在纤维水泥基板的边缘面得到更均匀的涂层，改进涂料组分在多孔基板上的干湿粘附性，以及提高连续涂布线中纤维水泥基板的生产量，因此提高产量并降低费用。
本发明的一个或多个实施方案的细节详述于下文中的附图和说明中。本发明的其它特征、目的和优点可体现于说明书、附图和权利要求书中。
附图说明
图1为说明根据本发明的一个实施方案涂布纤维水泥基板的示例性方法的侧视示意图。
图2为说明根据本发明的另一个实施方案涂布纤维水泥基板的示例性方法的侧视示意图。
图3为说明根据本发明的另一个实施方案涂布纤维水泥基板的示例性方法的侧视示意图。
图4为说明根据本发明的另一个实施方案涂布纤维水泥基板的示例性方法的侧视示意图。
图5为说明根据本发明的另一个实施方案涂布纤维水泥基板的示例性方法的侧视示意图。
具体实施方式
本公开总体上涉及一种向多孔和/或亲水性基板涂布涂料的方法。任何多孔材料均可适合用作基板，但是以下说明主要集中在通常用于建筑物和建筑业的多孔材料，例如，纤维水泥基板(FCS)或石膏墙板。
例如，基板可以是孔隙率为约40-80体积％的低密度纤维水泥基板，孔隙率为约20-40体积％的中密度纤维水泥基板或孔隙率为约2-20体积％的高密度/压缩纤维水泥基板。可以使用直接测量法(例如使用孔隙率测定)测定孔隙率和/或亲水性，或者使用定性测试方法进行评估，例如使用水滴穿透性测量法(例如下文所述水穿透性测试)。按下文中更详细的描述，也可以通过机械或化学处理来改变基板的孔隙率和/或亲水性。
通常，基板的形式为普通多边形薄板、面板或板层，例如普通矩形薄板。在特定示例性实施方案中，纤维水泥基板可以是具有与第一主要面(例如，外侧面)相邻的多个边，以及与第一主要面相对边相接的第二主要面(例如，内侧面)的薄板。
可以使用多种方法生产纤维水泥基板。例如，Hatschek法(Hatschek process)使用一系列转鼓筛将顺序多层脱水浆料沉淀到吸收剂运输机上，并将其堆积在定径辊(size roll)上直到达到所需的厚度。然而，也可以使用其它已知的方法，例如挤出、浇铸、成型、Mazza、Magnani、Fourdrinier和辊压方法生产软片(green sheet)。可对纤维水泥基板进行磨砂(sand)、机械加工、挤出、成型，或者形成其它任意所需的形状。基板可以为完全固化、部分固化或未固化“软”(“green”)状态。
PCT申请WO0168547和WO9845222描述了多种不同的纤维水泥组合物以及制造纤维水泥组合物的方法。用于形成纤维水泥基板的纤维水泥组合物通常包括分散在无机粘结剂中的多个纤维。粘结剂可以包括I型波特兰水泥水泥，还可以包括其它无机粘结剂，例如石膏、地质聚合物(geopolymer)或其它无机水泥。适合的纤维包括多种形式的纤维素纤维，例如漂白的或未漂白的牛皮纸浆。
特别地，可以在纤维水泥组合物中使用衍生自纤维素木浆的纤维。适合的纤维的其它实例有陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物棉、钢纤维和合成聚合物纤维，例如聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、粘胶、尼龙、PVC、PVA、人造丝、玻璃陶瓷、碳或其任意混合物。所述纤维还可以包括如PCT专利申请WO0228796和WO0228795所公开的经亲水处理、疏水处理、杀菌处理或类似处理的纤维素纤维。
纤维水泥组合物也可以包括聚集体(aggregate)。所述聚集体可以包括粉碎的石英、无定形硅石、珍珠岩、蛭石、合成硅酸钙水合物、硅藻土、稻壳灰、粉煤灰、底灰、高炉渣、粒化炉渣、钢渣、矿物氧化物、矿物氢氧化物、粘土、菱镁矿或白云石、高分子微珠、金属氧化物和氢氧化物、或其混合物。
可以向纤维水泥组合物中任选地加入其它添加剂，包括但不限于密度调节剂、分散剂、硅粉、geothermal silica、阻燃剂、粘度调节剂、增稠剂、颜料、着色剂、分散剂、发泡剂、絮凝剂、防水剂、有机密度调节剂、铝粉、高岭土、三水合氧化铝、云母、偏高岭土、碳酸钙、硅灰石、聚合物树脂乳液或其混合物。
根据本发明的一个实施方案，向多孔基板涂布涂料的方法包括提供包含两种或多种组分的多组分涂料组合物的步骤，所述组分优选盛放在分离的容器中。向多孔基板涂布各组分并将各组分与至少一种其它组分混合，其导致至少两种组分间发生化学反应。优选至少一些组分渗透到多孔基板内并形成涂层。
多组分组合物可至少包含第一组分和第二组分，但是组合物也可包含其它组分。所述多组分组合物可以是底漆、封闭剂、面漆或其它应用于纤维水泥基板的涂料组合物。本发明的示例性涂料组合物可以被用来取代或补充现有技术的“封闭剂”和“底漆”。然而，本发明的组合物并不完全符合于任一分类本身，因此此类术语不应具有限制性。
如下文所述，在特定的示例性实施方案中，多组分组合物中的第一和第二组分间或与其它组分间在混合时发生化学反应。
取决于目的应用，所述多组分涂料组合物中的第一和第二组分可有很大差异并且可以分别包含：
氨基官能化合物和环氧乙烷官能化合物；
酰胺官能化合物和环氧乙烷官能化合物；
氨基官能化合物和异氰酸酯官能化合物；
氨基官能化合物和(甲基)丙烯酸官能化合物；
羟基官能化合物和异氰酸酯化合物；
羟基官能化合物和三聚氰胺化合物；或
酸官能化合物和三聚氰胺化合物。
官能团为可固化和/用于形成交联的基团。优选的氨基官能化合物的特征是其分子结构包含选自NH和NH2中的至少一个基团。优选的酰胺官能化合物包括RC＝ONH2基团。环氧乙烷化合物包括至少一个环氧乙烷官能团，而(甲基)丙烯酰基团指具有丙烯酰和/或甲基丙烯酰基团。异氰酸酯化合物包括-NCO基团，而三聚氰胺化合物是由三聚氰胺和甲醛制备的氨基官能化合物。为简明起见，尽管多组分涂料组合物中可以出现这些化合物中任意一种，以下说明将集中在包含以氨基官能化合物作为第一组分和以环氧乙烷官能化合物作为第二组分的多组分涂料组合物上。
氨基官能化合物可以是低分子量分子(例如，具有小于约1000道尔顿的重均分子量)或者聚合物或树脂的形式(例如，具有大于约1000道尔顿的重均分子量)。在一些实施方案中，氨基官能化合物具有多个氨基基团，并具有交联剂的功能。
优选的环氧乙烷官能化合物的特征是其分子结构包含至少一个环氧乙烷化学基团。环氧乙烷官能化合物可以是低分子量分子(例如，具有小于约1000道尔顿的重均分子量)或者聚合物或树脂的形式(例如，具有大于约1000道尔顿的重均分子量)。在一些实施方案中，环氧乙烷官能化合物具有多个环氧乙烷基团，并具有交联剂的功能。
优选地，氨基官能化合物和/或环氧乙烷官能化合物为水性、水稀释性或水分散性双组分环氧组合物。双组分环氧组合物的实例包括氨基官能化酚醛树脂(例如，苯并胍胺树脂)，而环氧乙烷官能化合物的实例包括如Wicks，Z.W等人，Organic Coatings Science and Technology，第一卷，第11章，1162-1187页中所述的双酚环氧树脂。
在此实施方案中，向多孔基板应用各组分的速率由环氧乙烷官能度与氨基官能度的化学计量比例决定，所述化学计量比例通常由各组分的当量和各组分的混合重量比来控制。应用比例还取决于基板形态和孔隙率以及所需的应用粘度。环氧乙烷官能组分和氨基官能组分可以以不同的固体百分含量(非挥发性物质百分含量)和/或湿膜厚度涂布以获得所需的混合重量比。优选环氧乙烷官能化合物和氨基官能化合物间的混合重量比通常在约2:1至约1:2之间，更优选的在约2:1至约1:1.2之间。
相邻涂层的化学组成可影响上述环氧乙烷/氨基混合物重量比。例如，相邻涂层中化合物物所包含的官能团可与过量的胺基团反应，这在一些情况下可能造成混合物中有较高比例的氨基官能化合物。
与水性双组分环氧组合物相比，传统的基于溶剂的双组分环氧树脂组合物具有高粘度并且倾向于具有较高的挥发性有机物(VOC)排放量。可将这些组合物稀释(例如通过加入载液)至较低的非挥发性固体百分含量并以此获得较低的粘度。双组分环氧组合物可按其分子量分为液体、半固体和固体，由液体向固体其分子量有增加的趋势。虽然所有三类双组分环氧化物均适合用于本发明，本文中优选液体和半固体的类型。尽管不希望被任何具体理论所束缚，我们相信液体和半固体双组分环氧树脂可提供合理的高应用固体同时保持一定程度的分子可移动性以利于组分间的扩散和化学反应。
涂料组合物也可以含有任选的聚结剂，而很多聚结剂为本领域所熟知。任选的聚结剂优选为美国专利第6,762,230号所述的具有低VOC的聚结剂。
在特定的实施方案中，可以通过化学阻断氨基官能化合物和/或环氧乙烷官能化合物以在预定时间之前防止或推迟化学反应的发生，在预定时间使用刺激物解除对组分的阻断并允许反应的发生。例如，可以阻断氨基团以形成酮亚胺，其可在潮湿条件下脱保护。替代性地/除此之外地，加热被阻断的组分也促进脱保护。
氨基官能化合物和环氧乙烷官能化合物进一步的特征是至少能够相互间进行化学反应(例如，环氧化作用)，并且任选地与多组分涂料组合物中的其它组分进行化学反应。例如，多组分组合物可包括至少一种催化剂，例如适合于催化环氧化化学反应的醇、酸或碱催化剂。多组分涂料组合物也可以包括其它催化剂或反应引发剂。
多组分涂料组合物可包含其它添加剂以改变或改进组合物向纤维水泥基板的应用性质。例如，可使用润湿剂调节多组分组合物中一个或多个组分的表面张力，以改变对纤维水泥基板的可湿性。润湿剂的非限定性实例包括具有约10至约20的亲水亲油平衡值(“HLB”)的水可混合性非离子表面活性剂。
替代性地/除此之外地，可以向多组分组合物中添加流变控制剂来改变组合物向纤维水泥基板涂布的流动和/或调平(leveling)性质。例如，向多组分组合物的一个或多个组分中添加流变控制剂以减小组合物的低剪切粘度并由此改进调平和/或组分向多孔基板中的渗透性。流变控制剂的实例包括来自Cytec Industries，Inc.，Charlotte，North Carolina的商品名为MODAFLOW的树脂流动改性剂，以及来自Byk-Chemie，Wesel，Germany的商品名为BYK和DISPERBYK的丙烯酸调平剂。
在特定的实施方案中，多组分涂料组合物可包含至少一种载液。所述载液可以是单一的化合物，但是通常所述载液选自于不同化合物的混合物。所述载液可以是水性、非水性或基本非水性。水性载液包括作为主要组分的水，而基本非水性载液则不包括作为主要组分的水。非水性载液不包含水或含痕量的水。优选地，载液为水性或基本非水性。适合在水性或基本非水性载液中与水组合使用的共溶剂包括水可分散性醇、酮、酯和类似物。载液的非限定性实例包括水(可包括自来水、去离子水、蒸馏水和类似物)、甲醇、丙酮、2-丁酮、乙酸乙酯以及多种乙二醇基醚类。
可以对载液成分和/或载液的量或分散或溶解于载液中的非挥发性物质百分含量(％NVM)进行调节以获得向纤维水泥基板涂布多组分组合物的一个或多个组分所需的粘度和表面张力。对于特定的非限定性应用，多组分涂料组合物的组分中非挥发性固体的适合的重量百分比可以是约10％至约60％，更优选约15％至55％NVM，最优选约30％至约50％NVM(按重量计)。
多组分组合的任一或所有组分均可包括替代性的/除此之外的添加剂。Koeske等人在Paint and Coatings Industry，2003年4月，12-86页描述了适合用于本发明涂料组合物的添加剂。可用的典型性能增强剂包括表面活化剂、颜料、着色剂、染料、表面活性剂、增稠剂、热稳定剂、调平剂、防缩孔剂、固化指示剂、增塑剂、填充剂、沉淀抑制剂、紫外吸收剂、光学增白剂和改进性质的类似物。
在一些实施方案中，将多组分组合物的第一和第二组分从其各自的存贮容器中取出后混合，所述存贮容器通常为密封的容器，例如罐。在特定的实施方案中，将各组分在涂布到纤维水泥基板之前进行混合。在特定的示例性实施方案中，使用在线混合器进行混合，例如可商购自Chemineer，Inc.，Andover，MA的商品名为Kenics Static Mixer的那些混合器。
替代性地/除此之外地，可在向多孔基板表面涂布第一和第二组分时进行混合。尽管不希望被任何具体理论所束缚，我们相信可以通过以下方式完成第一和第二组分的混合，例如在混合和/向多孔基板涂布时，通过第一和第二组分之间的浓度梯度、表面张力梯度和/或热梯度驱动的分子间扩散。
可以使用多种方法向纤维水泥基板涂布多组分涂料。例如可以使用刷涂、刮涂、直接辊涂、逆辊涂(reverse roll coating)、喷涂、挤出口模涂布、幕涂、溢流涂和真空涂布中的一种或多种向基板涂布多组分涂料的一个或多个组分。
通常，可按任意的顺序使用多组分组合物的第一、第二和其它任选的组分。然而，对于顺序涂布方法，目前优选在环氧乙烷官能化合物之前涂布氨基官能化合物。目前获得的数据表明这种涂布顺序可向多层涂料提供更好的密封性和涂层间附着力。
在一个实施方案中，可以通过“湿碰湿”(“wet-on-wet”)技术涂布第一和第二组分。然而，取决于涂布技术和基板的性质，可包括在向多孔基板涂布第一、第二或其后的组分后的干燥步骤。尽管不希望被任何具体理论所束缚，干燥步骤可允许较早涂布的组分进行硬化、固化或固定，从而可以涂布后续的待涂布组分而不会污染第二组分的涂布液传递系统。这对于使用幕涂、溢流涂、辊涂和类似方法的平线涂布(flat-line application)特别重要。
在特定的其它实施方案中，在向纤维水泥基板表面涂布多组分涂料组合物的第二组分之前向纤维水泥基板表面涂布多组分涂料组合物的第一组分，并且在使用第二组分之前留出第一组分的渗透时间。在特定的示例性实施方案中，向纤维水泥基板涂布的第一组分包括氨基官能化合物，且第二组分包括环氧乙烷官能化合物。
可以使用孔隙率或亲水性测试评估所需的第一组分的渗透时间。在一个示例性的水滴渗透试验中，将一滴去离子水(评估将要涂布的多孔基板的孔隙率和/或亲水性)或者将要涂布的组分的一种(评估涂布后组分向多孔基板的渗透速率)放置在多孔基板的表面并使用计时器或秒表测定液滴渗透进入基板孔隙所需的时间。
在特定的实施方案中，进行上述的水滴渗透试验的测试时，未涂布的纤维水泥基板具有约0.1至约5秒的水滴渗透时间，更优选地约1至约2秒。在其它的实施方案中，在涂布本发明的多组分组合物并固化之后，进行上述的水滴渗透试验的测试时，涂布的纤维水泥基板具有约2秒至约15秒的水滴渗透时间，更优选约5秒至约10秒。优选地，进行上述的组分滴渗透试验的测试时，多组分组合物的第一涂布组分具有约0.5至约5秒的渗透时间。优选地，进行上述的组分滴渗透试验的测试时，多组分组合物的第二涂布组分具有约5至约15秒的渗透时间。
其它示例性实施方案中的方法包括将多组分涂料组合的至少一部分从基板表面除去的步骤。在一些实施方案中，在至少一些组分渗透进入基板后将多组分涂料组合的至少一部分从基板表面除去。其它实施方案中的方法包括将从基板表面除去的至少部分多组分涂料组合物涂布到第二纤维水泥基板表面(例如第二纤维水泥基板或第一基板表面的不同部分)的步骤。
可以使用多种方法除去涂布到基板表面的多组分组合物的至少一部分。例如，如上所述可以在涂布第二组分之前留出充足的渗透时间从而简单地通过毛细作用或渗透使涂布的组分进入多孔基板。或者，通过向至少部分涂布的表面喷射气流以吹掉多组分组合物的至少一部分从而从基板表面除去多组分组合物的至少一部分。优选地，使用气刀向基板表面喷射气流以除去多组分组合物的至少一部分，所述气流可任选加热。在特定的优选实施方案中，对除去部分的多组分组合物的至少一部分进行回收、循环并涂布至第二基板表面。
其它的实施方案中的方法包括将从基板表面除去的多组分涂料组合物的至少一部分与先前未涂布到基板的多组分涂料组合的至少一部分向混和的步骤，从而在向第二基板表面涂布回收的涂料混合物之前形成回收的涂料混合物。
由于，如上所述，纤维水泥基板通常具有层状构造，为了提供均一的罩面漆并至少部分地密封基板以防止水分侵入和其它环境破坏，优选将各组分涂布到至少第一主要面和至少一条基板边缘。在其它示例性实施方案中，也向第二主要面和各个边缘涂布各组分。可以通过控制涂料流体的流变学例如通过控制组分的NVM％或控制涂布速率改变涂布膜的厚度。
在一些其它的实施方案中，可向纤维水泥基板涂布多组分涂料组合物从而获得多组分涂料组合物的干涂层总重为约0.5g/m2至75g/m2(更优选约1至40g/m2且最优选5至25g/m2)，且干燥膜总厚度为约0.05至约3密尔(约1.25至约75微米)，更优选约0.1至约1密尔(约2.5至约25微米)。优选地，向多孔基板涂布第一涂布组分从而获得约1g/m2至约20g/m2的干燥涂层重量，并且向多孔基板涂布第二涂布组分从而获得约1g/m2至约20g/m2的干燥涂层重量。
以下将参考由附图和实施例所阐明的特定示例性实施方案说明本发明。应当理解的是本公开中指定的顺序(例如，实施步骤的顺序，基板上涂层的顺序等)并非有意排除所指定项目间中间的项目，只要所述项目以指定顺序出现即可。
下文对附图进行讨论，图1说明根据本发明的一个实施方案的多组分涂布方法100。在此说明性实施方案中，在一个在线顺序涂布过程中，首先将第一组分104涂布到基板114的第一涂布位置，并且随后将第二组分124涂布到涂层基板114′的第二涂布位置。
图1显示了含有多组分组合物的第一组分104的第一存贮容器(通常为罐102)。例如，第一组分可以是氨基官能化合物。将第一组份104的供液流106从第一存贮罐102输送自涂布器110。
涂布器110可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。涂布器110将第一组分104涂布到基板114上，出于说明的目的，基板114显示为沿包含多个辊子150的输送系统移动的纤维水泥基板。涂布涂料流108在基板114的至少一个表面形成溢流涂层112。如图1所示，所述表面可包括一个或多个主要面(例如板材的表面)以及一个或多个边缘表面。
如图1所示，任选地将第一组分的涂布涂料流128的至少一部分120从基板114的表面除去。图1说明在经过第一组分的渗透时间后，向基板114的表面喷射空气的气刀116的用途，所述空气可经过加热；然而也可以使用任何适合的方法以从基板114的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板114的孔隙内。仅出于说明的目的，将第一组分的渗透时间定为将基板上的一个点从涂布器110移至气刀116所需的时间，并可以通过控制基板114的线速度控制第一组分的渗透时间，所述线速度是指基板114按箭头A所示的方向沿组成输送系统的多个辊子124运动的线速度。
可将从基板114表面除去的涂布过的部分第一组分120收集至盘118中。将从基板114表面除去并收集至盘112中的涂布过的部分第一组分120中的至少一些循环至循环流121中，任选地将循环流121与第一组份104的供液流106混合以形成涂布过的涂料流108并输送至涂布器110。或者，将从基板114表面除去并收集至盘118中的涂布过的部分第一组分120中的至少一些回收至循环流121中，任选地，使用循环流121替换第一组份104的供液流106以形成涂布过的涂料流108并输送至涂布器110。
随后，将基板114′(负载有第一组分)输送至第二涂布位置，其中的第二存贮容器(通常为罐122)含有多组分组合物的第二组分124。例如，第二组分可以是环氧乙烷官能化合物。将第二组份124的供液流126从第二存贮罐122输送到第二涂布器130。
第二涂布器130可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。涂布器130将第二组分124涂布到基板114′(负载有第一组分)上。涂布涂料流128在基板114′的至少一个表面形成溢流涂层132。如图1所示，所述表面可包括一个或多个主要面(例如板材的表面)以及一个或多个边缘表面。
如图1所示，任选地将第二组分的涂布涂料流128的至少一部分140从基板114′的表面除去。图1说明在经过第二组分的渗透时间后，使用向基板114′的表面喷射空气的气刀136除去涂布过的混合进料流108的一部分，所述空气可经过加热。然而也可以使用任何适合的方法以从基板114′的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板114′的孔隙内。仅出于说明的目的，将第二组分的渗透时间定为将基板上的一个点从第二涂布器130移至气刀136所需的时间，并可以通过控制基板114′的线速度控制第一组分的渗透时间，所述线速度是指基板114′按箭头A所示的方向沿组成输送系统的多个辊子124运动的线速度。
可将从基板114′表面除去的涂布过的部分第一组分140收集至盘138中。将从基板114′表面除去并收集至盘138中的涂布过的部分第一组分140中的至少一些回收至循环流142中，任选地将循环流142与第二组份124的供液流126混合和/或用其替换以形成供液流128并输送至第二涂布器130。
图2说明多组分涂布方法200，其是根据使用两个混合器207和211的本发明的另一个实施方案。在此说明性实施方案中，将第一组分204与第二组分224在单一涂布位置涂布到基板214之前进行混合。
图2显示了含有多组分组合物的第一组分204的第一存贮容器(通常为罐202)。例如，第一组分可以是氨基官能化合物。将第一组份204的供液流206从第一存贮罐202输送第一混合器207。尽管也可以使用其它类型的混合器，仅出于说明的目的，图2显示了静态在线混合器207。图2还显示了包含多组分组合物的第二组分224的第二存贮容器(例如罐222)。例如，第二组分可以是环氧乙烷官能化合物。将第二组份224的供液流226从第二存贮罐222输送到第二混合器207。
将包含第一组分204和第二组分224的第一混合供料流209从第一混合器207输送至第二混合器211，并将第二混合供料流208输送至涂布器210。涂布器210可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。涂布器210向基板214涂布含有第一组分204和第二组分224的第二混合供料流208，出于说明的目的，基板214显示为按箭头A的方向沿包含多个辊子250的输送系统移动的纤维水泥基板。涂布的第二混合供料流208在基板214的至少一个表面形成溢流涂层212。如图2所示，所述表面可包括一个或多个主要面(例如板材的表面)以及一个或多个边缘表面。
如图2所示，任选地将涂布的第二混合供料流208的至少一部分220从基板214的表面除去。图2说明在经过至少一种组分的渗透时间后，使用向基板214的表面喷射空气的气刀216除去涂布过的混合进料流208的一部分，所述空气可经过加热。然而也可以使用任何适合的方法以从基板214的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板214的孔隙内。仅出于说明的目的，将组分的渗透时间定为将基板上的一个点从涂布器210移至气刀216所需的时间，并可以通过控制基板214的沿辊子250运动的线速度控制组分的渗透时间。
可将从基板214表面除去的涂布过的部分第二混合进料流220收集至盘218中。将从基板214表面除去并收集至盘218中的涂布过的部分第二混合进料流220中的至少一些回收至循环流222中，将循环流222与第一混合进料流209混合，随后使其进入第二混合器211，形成第二混合进料流208并输送至涂布器210，第一混合进料流209包含第一组分204和第二组分224.
图3说明多组分涂布方法300，其是根据本发明的另一个使用单一混合器307的实施方案。在此说明性实施方案中，将第一组分304与第二组分324在单一涂布位置涂布到基板314之前进行混合。
图3显示了含有多组分组合物的第一组分304的第一存贮容器(通常为罐302)。例如，第一组分可以是环氧乙烷官能化合物。将第一组份304的供液流306从第一存贮罐302输送混合器307。尽管也可以使用其它类型的混合器，仅出于说明的目的，图3显示了静态在线混合器307。图3还显示了包含多组分组合物的第二组分324的第二存贮容器(例如罐322)。例如，第二组分可以是氨基官能化合物。将第二组份324的供液流326从第二存贮罐322输送到混合器307。
将包含第一组分304和第二组分324的混合供料流308从混合器307供料，并且混合供料流308输送至涂布器310。涂布器310可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。涂布器310向基板314涂布含有第一组分304和第二组分324的混合供料流308，出于说明的目的，基板314显示为按箭头A的方向沿包含多个辊子350的输送系统移动的纤维水泥基板。涂布的混合供料流308在基板314的至少一个表面形成溢流涂层312。如图3所示，所述表面可包括一个或多个主要面(例如板材的表面)以及一个或多个边缘表面。
如图3所示，任选地将涂布的混合供料流308的至少一部分320从基板314的表面除去。图3说明在经过至少一个组分的渗透时间后，使用向基板314的表面喷射空气的气刀316除去涂布过的混合进料流308的一部分，所述空气可经过加热。然而也可以使用任何适合的方法以从基板314的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板314的孔隙内。仅出于说明的目的，将组分的渗透时间定为将基板上的一个点从涂布器310移至气刀316所需的时间，并可以通过控制基板314的沿多个辊子350运动的线速度控制组分的渗透时间。
可将从基板314表面除去的涂布过的混合进料流308的部分320收集至盘318中。将从基板314表面除去并收集至盘318中的涂布过的部分混合进料流320中的至少一些回收至循环流322中，将循环流322在涂布器310内与混合进料流308混合，混合进料流308包含第一组分304和第二组分324。
图4说明多组分涂布方法400，其是根据本发明的另一个使用单一混合器407的实施方案。在此说明性实施方案中，将第一组分404与第二组分424在单一涂布位置涂布到基板414之前进行混合。
图4显示了包含多组分组合物的第一组分404的第一存贮容器(通常为罐402)。例如，第一组分可以是环氧乙烷官能化合物。将第一组份404的供液流406从第一存贮罐402输送混合器407。尽管也可以使用其它类型的混合器，仅出于说明的目的，图4显示了静态在线混合器407。图4还显示了包含多组分组合物的第二组分424的第二存贮容器(通常为罐422)。例如，第二组分可以是氨基官能化合物。将第二组份424的供液流426从第二存贮罐422输送到混合器407。
将包含第一组分404和第二组分424的混合供料流409从混合器407供料，并且混合供料流409输送至收集盘418。在一些实施方案中，包含第一组分404和第二组分424的混合供料流409可进一步与收集盘418中的其它材料混合以形成多组分涂料混合物420，所述其它材料为先前从基板414除去的材料。
将循环流421从收集盘418输送到涂布器410。循环流421包含第一组分404和第二组分424，以及收集盘418中先前从基板414除去的其它材料。涂布器410可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。
涂布器410向基板414涂布循环流421，出于说明的目的，基板414沿包含多个辊子424的输送系统移动的纤维水泥基板。涂布的循环流421在基板414的至少一个表面形成溢流涂层412。如图4所示，所述表面可包括一个或多个主要面(例如板材的表面)以及一个或多个边缘表面。
如图4所示，收集盘418可收集从基板414表面除去的材料。图4说明在经过至少一个组分的渗透时间后，使用向基板414的表面喷射空气的气刀416除去涂布过的循环流421的一部分，所述空气可经过加热。然而也可以使用任何适合的方法从基板414的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板414的孔隙内。仅出于说明的目的，将组分的渗透时间定为将基板上的一个点从涂布器410移至气刀416所需的时间，并可以通过控制基板414的按箭头A所示的方向沿组成输送系统的多个辊子450运动的线速度控制组分的渗透时间。
图5说明根据本发明的另一个实施方案的多组分涂布方法500。在此说明性实施方案中，将第一组分504与第二组分524在单一涂布位置涂布到基板514之前进行混合。
图5显示了包含多组分组合物的第一组分504的第一存贮容器(通常为罐502)。例如，第一组分可以是氨基官能化合物。将第一组份504的供液流506从第一存贮罐502输送至收集盘518。收集盘518任选地包括一个没有显示在图5中的混合器。图5还显示了包含多组分组合物的第二组分524的第二存贮容器(通常为罐522)。例如，第二组分可以是环氧乙烷官能化合物。将第二组份524的供液流526从第二存贮罐524输送到收集盘518。在一些实施方案中，可在收集盘518中混合第一组分504和第二组分524以形成多组分涂料混合物520。
将循环流521从收集盘518输送到涂布器510。循环流521包含第一组分504和第二组分524，以及收集盘518中先前从基板514除去的其它材料。涂布器510可以是任意适合的上述涂布设备；然而，出于说明的目的，本文显示的是溢流涂布机。
如图5所示，收集盘518可收集从基板514表面除去的材料。图5说明在经过至少一个组分的渗透时间后，使用向基板514的表面喷射空气的气刀516除去涂布过的循环流521的一部分，所述空气可经过加热。然而也可以使用任何适合的方法从基板514的表面除去部分涂料，包括使涂料渗透进入基板514的孔隙内。仅出于说明的目的，将组分的渗透时间定为将基板上的一个点从涂布器510移至气刀516所需的时间，并可以通过控制基板514的按箭头A所示的方向沿组成输送系统的多个辊子550运动的线速度控制组分的渗透时间。
在上述各实施方案中，将用于涂布多孔基板的多组分组合物中的第一组分和第二组分在从隔离的存贮罐中取出后进行混合。混合可以在向多孔基板涂布多组分组合物之前或之后进行，也可以在涂布多孔基板前后均进行混合物。在上述说明性实施方案中，用经过混合后发生化学反应(环氧化作用)的氨基官能化合物和环氧乙烷官能化合物对第一和第二组分进行说明。通过以下实施里说明其它的实施方案。
实施例
在以下说明性实施例中，制备多种多组分组合物并将其涂布到多孔基板的至少一个主要面上。各情况下的多孔基板是具有两个主要面的纤维水泥基板，所述两个主要面与多个边缘面相邻接，每个主要面限定为尺寸是15.9cm X20.3cm且面积是322.8cm2的平面。在各实施例中，依次向多孔基板涂布能够发生化学反应的第一组分和第二组分。第一和第二组分在混合时发生固化或交联反应。在各实施例中，还向多孔基板涂布任选的第三中涂料组合物作为面漆。
在实施例中，使用多种氨基官能化合物作为第一组分或第二组分，并与用作为相应的第二或第一组分的环氧乙烷官能化合物相组合。仅出于说明的目的，使用以下氨基官能化合物：可购自Air Products Corp.，Allentown，PA的商品名为Anquamine287、Anquamine360和Anquamine701的那些；以及可购自Air Products Corp.，Allentown，PA的商品名为EpiLink360的那些。仅出于说明的目的，使用以下环氧乙烷官能化合物：可购自Resolution Polymers，Inc.，Houston，TX的商品名为EpiRez3515W60和EpiRez3522W60的那些。此外，在实施例中且仅出于说明的目的，在基板的第一组分和第二组分之上涂布购自The Valspar Corp.，Ashland，IL的商品名为ColorPlus LLW0106的面漆。
在各实施例中，将第一组分和第二组分分散或溶解在载液、自来水中以达到所需的非挥发性物质百分比(％NVM)。NVM百分比(％NVM)是指涂料组分中非挥发性物质的百分含量，且通常表示为重量百分数。
在各实施例中，使用可购自SeaWay，Inc.，Snohomish，WA的商品名为Sea Way Coater的涂布机涂布第一组分和第二组分，随后使用帘式涂布机向纤维水泥基板的主要面(例如顶面)和边缘涂布面漆。使用“流吹”(“flood and blow”)方法涂布第一组分和第二组分，其中将组分涂布到基板的一个或多个表面上作为溢流涂层，留出一定的渗透时间，并且使用气刀向涂布表面喷射空气，以此从涂布表面“吹掉”部分涂布的涂层。
除了以涂料组分通过涂布器的流速测定涂布速率之外，可以通过调整气刀与基板的距离以及喷射到基板上空气的速率和温度来控制涂布到基板的涂层重量，较短的距离和较高的速率通常产生较低的涂层重量。涂层重量是指涂布到某一表面(表示为表面积)的某一组分的重量(以基于干燥固体重量表示)且通常以克每平方米(g/m2)表示。
渗透时间可由涂布组分的流变学性质、涂布组分的表面张力，基板的孔隙率和相对亲水性、涂布温度以及基板的湿度和含水量所决定。较低的孔隙率，较低的NVM％和较低的表面张力通常有利于更快的渗透和较短的渗透时间，而较高的基板孔隙率和亲水性，较高的涂布温度和较高的湿度则有利于更快的渗透和更短的渗透时间。特别地，因为第一个涂布组分可作用以密封多孔表面并阻止第二个涂布组分渗透进入基板，对于顺序涂布的涂料组分，可能不希望第一个涂布组分具有过高的NVM％，这可能会造成组分间的不良反应以及对基板的低附着性。
在说明性的实施例中，在对应于涂料调平以及向多孔基板渗透的低剪切速率下测定多组分组合物的流变学性质。使用装备有二号转子的Brookfield DV-II粘度计(可购自Brookfield Engineering Laboratories，Inc.，Middleboro，MA)在100rpm和约22-23℃测定粘度。测得的Brookfield粘度通常为约1至约厘泊(cP)，更优选约5至约100cP，最优选约10至约30cP。
在说明性的实施例中，在涂布各组分之前和/或之后加热纤维水泥基板并记录板表面温度(BST)。BST是指板表面温度，也就是基板表面的温度，以摄氏度表示。
在向纤维水泥基板涂布多组分涂料组合物并使组合物固化之后，对涂布基板上涂布涂料的附着力和透水性进行测试。通常根据ASTM测试方法D3359-97在涂布至少24小时后对涂料对多孔基板的附着力进行测定，所述测试方法包括以下步骤：将一条胶带(可购至3M Company，St.Paul，MN的250HB胶带)粘附至基板的主要涂布表面，使用辊子或其它设备保证胶带与基板间的良好接触，随后快速拉动胶带的一端使其与表面分离，而不首先在胶带表面切割X型切口。
随后，在胶带的粘附面检查纤维基板部分和/或涂布面漆的痕迹，所述痕迹随胶带一起脱离，因此附着并部分地吸留在胶带的表面。基于肉眼观察到的基板和/或面漆随胶带一起脱离的程度将干燥粘附测试的结果分成以下A-E的等级：A：0％脱离；B：1-10％脱离；C：11-25％脱离；D：26-50％脱离；以及E>50％脱离。此外，在每个等级内加(+)或减(-)以说明最接近的相邻等级(例如，A-级比A级更接近B+级；B+级比B级更接近A-级等)。A级优于B级，B级优于C级，等等。
此外，在涂布后至少24小时对涂布基板进行浸渍试验(Wet Soaktest)以评估涂布的多组分涂料组合的透水性。浸渍试验中，将基板在水中淹没24小时，随后取出并干燥。然后，对样品进行上述方法的干燥粘附测试，并按上文所述进行分级。
优选地，浸渍后的干燥粘附等级与原始干燥粘附等级相比没有改变，所述两个等级之间差别的程度提供了水分渗入样品的程度的相对测定方法，水分渗入样品会破坏纤维水泥基板表面或导致其变差。试验结果总结在表1中。
Figure G2007800113671D00221
Figure G2007800113671D00241
说明书中所有引用的专利、专利申请和文献均全部并入本文作为参考。在有冲突的情况下，以本文的公开(包括文中所有的定义)为准。现已参考多个具体且优选的实施方案和技术对本发明进行了说明。然而，应当理解的是可在保留本发明的精神和保护范围的情况下进行多种改变和改进。以上关于本发明的详细说明并非旨在描述全部实施方案或本发明的全部实施过程。
现已描述了本发明的多个实施方案。这些和其它实施方案均在下文权利要求书所保护的范围之内。

Claims (21)

1.一种涂布多孔基板的方法，包括：
提供包含两种或多种组分的多组分涂料组合物，其中所述组合物至少包括包含氨基官能化合物的第一组分和包含环氧乙烷官能化合物的第二组分，并且其中所述涂料组合物中的各个组分在向选自纤维水泥基板和石膏墙板中的一个的多孔基板涂布之前位于单独的容器中；
以对应于各组分涂布速率的速率引入各组分；
以涂布速率向所述多孔基板的表面涂布各组分，其中在向所述基板的表面涂布所述多组分涂料组合物的第二组分之前向所述基板的表面涂布所述多组分涂料组合物的第一组分，并且其中在涂布所述第二组分之前留出第一组分的渗透时间；
将各组分与至少一种其它组分在所述基板的表面上混合，从而导致至少两种组分间发生化学反应。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述多孔基板是纤维水泥基板。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述多组分涂料组合物还进一步包含至少一种选自于催化剂、润湿剂或流变控制剂的添加剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述多组分涂料组合物包含至少一种载液。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述多孔基板是包含具有与第一主要面相邻的多个边，以及与第一主要面相对边相邻的第二主要面的薄板的纤维水泥基板。
6.如权利要求5所述的方法，其中向至少一个所述第一主要面和至少一条所述边涂布各组分。
7.如权利要求6所述的方法，其中进一步向所述第二主要面和各个所述边涂布各组分。
8.如权利要求1所述的方法，还包含将至少部分的多组分涂料组合物从基板表面除去。
9.如权利要求8所述的方法，其中在至少一些组分渗透进入基板之后将至少部分的多组分涂料组合物从基板表面除去。
10.如权利要求8所述的方法，还包含将从所述基板表面除去的多组分涂料组合物中的至少一部分涂布到第二基板表面。
11.如权利要求10所述的方法，还包含将从所述基板表面除去的多组分涂料组合物中的至少一部份与先前未涂布到基板的至少部分多组分涂料组合物相混合以形成循环涂料混合物，然后向所述第二基板表面涂布循环涂料混合物。
12.如权利要求8所述的方法，其中将至少部分的多组分涂料组合物从基板表面除去包括向至少一部分涂布表面的喷射气流以除去至少一部分多组分涂料组合物。
13.如权利要求1所述的方法，其中向基板涂布各组分包括使用刷涂、刮涂、直接辊涂、逆辊涂、喷涂、挤出口模涂布、幕涂、溢流涂和真空涂布中的一种或多种向基板表面涂布各组分，其中所述多孔基板是纤维水泥基板。
14.如权利要求1所述的方法，其中混合在向所述基板涂布各组分时进行。
15.如权利要求1所述的方法，其中向所述基板涂布多组分涂料组合物以获得1g/m2至40g/m2的干燥涂层重量。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述多孔基板是纤维水泥基板，且其中所述基板具有1秒至15秒的水滴渗透时间。
17.一种将涂层涂布到多孔基板的方法，包括：
提供至少包括包含氨基官能化合物的第一组分和包含环氧乙烷官能化合物的第二组分的多组分涂料组合物，其中所述各个组分盛放在单独的容器中；
向多孔基板表面涂布各组分；
至少将第一组分在多孔基板表面上与第二组分混合，从而产生使第一和第二组分发生化学反应的反应性混合物；和
使至少一些反应性混合物渗透进入所述多孔基板表面中。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述多孔基板是包含具有与第一主要面相邻的多个边，以及与第一主要面相对边相邻的第二主要面的薄板，其中至少向第一主要面和多个边涂布各组分。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述反应是交联反应。
20.如权利要求1所述的方法，其中所述第一组分具有0.5至5秒的渗透时间。
21.如权利要求1所述的方法，其中所述第二组分具有5至15秒的渗透时间。
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