专利名称：掩蔽组合物及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种掩蔽剂或掩蔽组合物及其在喷漆工艺中的使用方法。虽然也涉及可用这种掩蔽剂来掩蔽待漆工件的某些部分、使油漆涂不到这些部分的方法，但特别涉及在喷漆房中的使用方法。本发明的掩蔽组合物是一种羧甲基纤维素胶的水基组合物。
对汽车车身、发动机、附件及其它工业制品进行喷漆，是一种常规的着漆方法。这种喷漆工艺，通常在一间被称为喷漆房的密闭室中进行。这种密闭室的作用是，既能保留住任何工艺雾气或喷溅的油漆，又可减少灰尘污染的机会。传统上，采用水帘幕来洗涤空气，以除去其中的色漆或清漆的喷溅固体粒子。
喷漆房中的喷漆工艺存在着很多问题，其中之一是，色漆或清漆的固体粒子通常具有粘性，容易粘附在喷漆房的墙壁、天花板和地板上，而且还粘着在软管和自动喷漆设备上。这样就必需定期间断喷漆作业，以便清理喷漆房。
已经有人提出了各种化学组合物，当将这些组合物加到用来洗涤空气和除去喷溅油漆的水中时，它们可以降低色漆或清漆粒子的粘性。将掩蔽组合物涂到喷漆房表面上，让喷溅的油漆在上面积累，然后定期地，最好逐日地将其除去。这类掩蔽组合物应当易于除去，并应当与工艺中所用的减粘组合物相容。一种喷漆房维护规程包括，使用彼此相容的减粘组合物和掩蔽组合物。这种掩蔽组合物应可迅速清除，以减少喷漆房的维护时间和维护费用。
除操作实施例或另行说明之处以外，本申请中所有用来表达组分用量或反应条件的数字，都应理解为由“大约”一词所修饰。
本发明公开了一种掩蔽组合物，这种组合物可用水洗除，并可便捷清除，特别是在喷漆房体系中。这种掩蔽组合物除了可用于喷漆房之外，还可用来覆盖或掩蔽待漆工件的某些部分，这样就可使油漆只涂到工件上需要着漆的那些部分，而使工件上不需要着漆的部分，不与油漆接触。在着漆部分干燥后，可便捷地用水将掩蔽组合物从工件上洗去。
本发明的掩蔽组合物，是一种能形成薄膜的、含羧甲基纤维素聚合物的水溶液或水基分散体，其中含有一种增塑剂和一种表面活性剂。下文将对上述聚合物、增塑剂和表面活性剂作较详细的叙述。任选且较佳的是，该组合物还含有缓蚀剂、颜料或染料(如荧光染料)、防腐剂、杀菌剂等。
一般情况下，较佳的组合物是含有下列物质的水溶液或水基分散体a)至少1%(重量)的羧甲基纤维素聚合物;
b)至少5%(重量)的增塑剂;以及c)至少0.025%(重量)的表面活性剂(假如使用的话)。
本发明中所用的羧甲基纤维素胶，是一种可从Hercules公司或Aqualon公司以羧甲基纤维素钠形式购得的聚合物。不同粘度、不同取代度和不同纯度(从工业级至最低纯度为99.5%者)的产品皆可购得。这种聚合物无毒，因而在工作场地使用是安全的。
纤维素胶的制备方法是，使碱纤维素与一种醚化剂(如一氯代乙酸钠)反应，以使羧甲基取代一部分在聚合物葡糖酐单元中的羟基氢原子。每个葡糖酐单元含有三个羟基。每个葡糖酐单元中，被取代羟基的平均数称为“取代度”，通常表示为“DS”。虽然在理论上DS可达到了3，但实际上取代度(或称DS)只能达到0.4至1.5的范围。平均链长和平均DS决定了聚合物的分子量，它通常在90，000至700，000之间。本发明中所用较佳聚合物的DS值在0.65至1.30之间，而最佳值在0.7至1.2之间。最理想的分子量在150，000至约300，000的范围内，其中以250，000为更好。分子量愈大、聚合度愈高，则该聚合物水溶液的粘度愈高。例如，一种DS值为0.7至0.9，分子量大于300，000至700，000的高粘度型聚合物，它的1%浓度的溶液，在25℃下的粘度将达到1，500-6，000厘泊(CPS)。一种DS值为0.7-1.2，分子量为150，000-300，000的中等粘度型聚合物，在1%浓度时，所产生的粘度约为100-3100CPS。而低粘度型聚合物在其浓度为2%时，所产生的粘度约为25-100CPS。
正如上述，组合物中使用增塑剂。有各种不同增塑剂可供使用。虽然在制备组合物时最好混合使用两种或两种以上增塑剂，可使掩蔽组合物获得最理想的综合性能。然而，单单使用一种增塑剂也是可以的。这种增塑剂的例子是那些与纤维素胶相容的、含羟基的化合物，诸如二醇类(乙二醇)和三醇类等。可用作增塑剂的较佳化合物有丙三醇(1，2，3-丙三醇)、丙二醇(1，2-丙二醇)和聚氧乙烯类。正如上面所指出的，这些增塑剂中的每一种都可单独使用。但是，最好还是使用它们的混合物，因为它们各自将向组合物提供一些特有的性能。这样，丙三醇可提供所需的粘度。于是，可以通过改变丙三醇的用量来调节所需的粘度。在二醇类中，丙二醇具有一处独持的性能，它不仅毒性低，同时又起着分散纤维素胶的润滑剂作用。聚乙二醇或聚氧乙烯的毒性很低，也可以与丙二醇结合使用，起表面活性剂的作用，有助于提高粘结力、柔韧性和膜层强度。具有不同分子量的各种聚乙二醇产品皆可市购而得，它们的分子量在200至6，000之间变化。乙二醇的聚合物是由乙二醇的缩合或由环氧乙烷与水的缩合，衍生而得。本发明以使用液态聚乙二醇为佳。它们通常是一些分子量较低的二醇，其分子量为200-1，000，以平均分子量为300-500者较佳。这样一类较佳的聚乙二醇含有4-12个重复的环氧乙烷(OCH2CH2)单元。
组合物中采用一种不但起润湿剂和分散剂作用，同时还起消泡剂和粘度稳定剂作用的表面活性剂。由Air Products and Chemicals公司以商品名Surfynol出售的炔属二醇，就是这样一类表面活性剂。其中，较佳的一种产品是Surfynol 104，即2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇。这种产品在本发明中使用时，是以50%(重量)的乙二醇溶液来使用的。炔属二醇也可以50%(重量)2-乙基己醇溶液和以75%(重量)乙二醇溶液的形式购得。这种产品是一种在碱性溶液中不会降解的非离子型表面活性剂。在水中溶解度高达0.1%(重量)的产品，用来提高对喷漆房中常见的金属表面和粉化(chalked)表面的粘结力，掩蔽组合物主要用在这种表面上，并在喷漆时用来掩蔽汽车表面。这种非离子型炔属二醇表面活性剂，可将表面张力从72达因/厘米(水的表面张力)降到30-36达因/厘米。
因此，本发明的掩蔽组合物包括由下列组分组成的水溶液或水基分散体(1)一种羧甲基纤维素胶，其用量为至少1%(重量)至约5%(重量)(以掩蔽组合物的总重量为基准计);
(2)一种增塑剂，其用量为至少5%(重量)约至15%(重量);以及(3)一种表面活性剂，其用量为0-0.1%(重量)，较佳为至少0.025%(如果使用的话)。
不用表面活性剂时，该组合物十分粘稠，更具触变性。较佳的组合物至少得含0.025%(重量)的表面活性剂。
羧甲基纤维素胶聚合物的用量一般不超过组合物总重量的5%，而且所用的量要能提供将组合物涂到喷漆房墙壁和设备上，或涂到喷漆工艺中待掩蔽表面上所需的粘度，该粘度通常在3，000至15，000厘泊的范围内，较理想的是在5，000至12，000厘泊的范围内。如有必要，可以配成触变性组合物。最好是，羧甲基纤维素胶的用量占掩蔽组合物总重量的1.5-4%。
增塑剂的用量一般不超过组合物总重量的15%，而且所用的量要能提供所需的胶粘性、粘结力、柔韧性以及薄膜强度。通常，增塑剂的用量为组合物总重量的5-12%，较理想为6-11%。
正如上面所指出，最好使用几种增塑剂的混合物，以获得所需的综合性能。较佳的混合物是由(A)丙三醇、(b)丙二醇和(c)聚氧乙烯所组成的混合物。该混合物以丙三醇为主，占增塑剂混合物总重量的55-75%，较佳为58-70%。增塑剂混合物中，丙二醇占15-30%(重量)，而聚氧乙烯占10-20%(重量)。增塑剂混合物中，丙三醇对聚乙二醇的重量比将在3∶1至6∶1之间。在增塑剂混合物中，丙二醇对聚乙二醇的重量比在1.2∶1至1.6∶1之间。
如上所述，各种任选的组分虽然在组合物中可任选使用，但通常都用。由于在喷漆房中和在喷漆设备上，都会有金属表面，因此通常使用缓蚀剂。任何一种与组合物中其它各组分相容的缓蚀剂，皆可使用。特别适用的缓蚀剂有羧酰胺、环己胺或6-[1-氧代异壬基]氨基己酸，例如由美国Hoechst公司以商品名Hostachlor2732出售的产品。通常将一种中和剂与缓蚀剂(Hostachlor 2732)一起使用。这种中和剂的例子有三乙醇胺，其作用也是提高PH值，以使掩蔽组合物与喷漆房的下水(pit water)相容。这样，当需要从喷漆房的墙壁上和设备上除去水溶性掩蔽组合物，以进行清理时，不需要将掩蔽组合物从下水中分离出来，或者采取其它预防措施，将其从中分离出来。也可以使用其它中和剂或调节PH的化合物，只要它们与掩蔽组合物和喷漆房的下水皆相容即可。
通常还加入一些诸如防腐剂或杀菌剂之类的任选组分，条件是它们必须与掩蔽组合物中的各组分，以及与使用该掩蔽组合物的系统或环境皆相容。特别适用的一种防腐剂是由ICI Americas公司以商品名Vancide TH出售的六氢-1，3，5-三乙基-s-三嗪。
所述组合物是一些水基掩蔽材料，它们可以形成一种薄的、胶粘性、光亮，并且通常是透明的膜层。在要求油漆喷溅积累均必须易于除去的场合下，该水溶液或水基分散体，是喷漆房所有表面和设备的保护性涂层。透明膜层用来最大限度地捕集灰尘、污物和空气中的碎粒物质，而不会改变被涂覆的原始基体外观。所形成的膜层易于用水洗除，而且对环境也安全。
当不需要透明膜层时，可以往掩蔽组合物中添加颜料和染料，以获得所需的任何色彩。为获得白色膜层，通常使用二氧化钛。各种不同的颜料和染料皆可市购而得。加入荧光染料特别有用，这样可以通过使用一种黑光装置来发生紫外光，从而可以识别出什么地方涂覆了透明的喷漆房掩蔽膜，以保证不留下任何不被涂覆的区域。在本发明的组合物中可用的一种荧光增白剂，是由Mobay化学公司以Phorwite AR的商品名出售的芪类荧光增白剂1，1′-(1，2-乙烯二基)双苯(1，1′-(1，2-ethenediyl)bis[benzene])。
通过下列实施例可以进一步解释本发明。在这些实施例中，除另有说明外，所有份数和百分比均以重量计。各实施例中所用以商品名表示的物质，均已在上面说明书中，或者将在实施例中予以解释。
实施例1使用下列各组分，按所述用量制备了一种透明、胶粘性、可用水洗去的掩蔽组合物。首先将水和羧甲基纤维素加在一起搅拌，直至混合物透明，然后将其余的组分在搅拌下逐个地慢慢加入。
% 组分87.5 去离子水(DI)27.5 纤维素胶12M31(羧甲基纤维素钠-可从Aqualon公司购得-分子量约250，000)0.05 Phorwite AR(荧光染料)增塑剂3.0 (a)丙三醇(USP 99%)1.5 (b)丙二醇1.0 Polyglycol E400(平均分子量为400的聚乙二醇-可从陶氏化学公司购得)
3.0 三乙醇胺(中和剂)1.0 Hostachor2732(缓蚀剂)0.1 Vancide TH(防腐剂)0.1 Surfynol 104E(表面活性剂)将所得组合物涂于喷漆房，以进行试验，试验结果令人满意，膜层易于用水洗除。
按相似的方法制备了另一种令人满意的透明掩蔽组合物，试验结果令人满意。该组合物的各组分见下面的实施例Ⅱ，该组合物按与实施例1相同的方法制备和进行混合。
实施例Ⅱ% 组分86.5 水-DI3.25 纤维素胶12M310.05 Phorwite3.50 丙三醇(USP99%)1.50 丙二醇1.00 Polyglycol E4003.00 三乙醇胺1.00 Hostachor 27320.10 Vancide TH0.10 Surfynol 104E固体物总量- 10.8%
比重- 1.0309PH- 9.9粘度- 约5500厘泊实施例Ⅲ用下列各组分并按所述用量制备了一种白色的掩蔽组合物。按与实施例Ⅰ和Ⅱ相同的方法将各组分混合。
% 组分68.05 水-DI2.75 纤维素胶12M311.50 ＊二氧化钛12.00 ＊Verfine(十分细的碳酸钙-可从White Pigment公司购得)7.50 丙三醇(USP 99%)2.00 丙二醇1.50 Polyglycol E4003.50 三乙醇胺1.00 Hostachor 27320.10 Vancide TH0.10 Surfynol 104E固体物总量- 28.5%比重- 1.15PH- 10.0粘度- 约12500厘泊
＊先把二氧化钛和Verfine混合在一起，然后将其加入由水和纤维素胶所组成的透明溶液中。
实施例Ⅳ本实施例中所制备的组合物十分有效，但粘度很大，而且是一种更具触变性的物质。该组合物是一种极好的掩蔽材料。这种配方制品的制备方法是，首先将两种不同的纤维素物质分别与水进行预混合，直至透明，以制取预混液A和预混液B，然后将预混液A加入预混液B中，最后再逐个加入其余组分。
预混液A71.4% 去离子水1.0% 纤维素胶7H(羧甲基纤维素钠-可从Aqualon公司购得-分子量超过300，000)预混液B14.25% 去离子水0.75% 纤维素胶7M2(羧甲基纤维素钠-可从Aqualon公司购得-分子量在150，000-300，000之间)其余组分6.00% 丙三醇(USP 99%)1.50% 丙二醇
1.00% Polyglycol E4003.00% 三乙醇胺1.00% Hostachor 27320.10% Vancide TH应该指出，在最后这种配方制品中没有表面活性剂，因此它十分粘。这种配方制品特别适用于掩蔽待漆的表面，以保护那些己漆过的表面。由于粘度很大，所以膜层上产生桔皮效应。
在常规的喷漆房中，可按如下方法来使用掩蔽组合物，即采用喷涂法，或者使用漆辊或漆刷等其它涂漆手段，将所说的水基掩蔽组合物涂到喷漆房表面即墙壁、地板、天花板，以及与喷漆房有关的设备上(诸如涂漆设备、喷雾器，以及它们所附带的软管等)。此处推荐一种无气喷漆装置。最好将该材料喷成一层湿膜厚度为10至15密尔的均匀涂层。该涂层将是潮湿的，但在30至40分钟内就已抹不掉，并在60分钟内达到干燥。该涂层在喷漆房表面和设备上形成一层薄膜，当在喷漆房中给工件喷漆时，这层薄膜就掩蔽了其所覆盖的表面，使这些表面与喷溅的油漆隔开。在重复对工件喷漆操作后，定期地用水洗这些水溶性薄膜，借此将水溶性掩蔽薄膜从喷漆房表面及设备上除去。然后再涂上一层新的掩蔽组合物涂层，进行另一轮喷漆操作。
权利要求
1.一种掩蔽组合物，该组合物包括由下列组分组成的水溶液或水基分散体(1)至少约1%(重量比，以掩蔽组合物总重量为基准计)的羧甲基纤维素胶；(2)至少约5%(重量)的增塑剂；以及当使用表面活性剂时，(3)至少约0.025%(重量)的表面活性剂。
2.权利要求1所定义的掩蔽组合物，其中所说的羧甲基纤维素胶是一种取代度(DS)为约0.4至约1.5、平均分子量为约90，000至约700，000的羧甲基纤维素钠，而所说的增塑剂从下列这组物质中选择(a)丙三醇，(b)丙二醇，(c)一种平均分子量为约200至约6，000的聚乙二醇，以及由(a)、(b)及(c)所组成的混合物。
3.权利要求2所定义的掩蔽组合物，其中所说羧甲基纤维素的取代度为约0.7至约1.2，其用量为约1%至约5%(重量)。
4.权利要求3所定义的掩蔽组合物，其中所说羧甲基纤维素的用量为约1.5%至4%(重量)。
5.权利要求2所定义的掩蔽组合物，其中所说的增塑剂是一种由丙三醇、丙二醇和分子量在约200至1，000之间的聚乙二醇所组成的混合物，所说增塑剂的用量为约5%至约15%(重量)。
6.权利要求5所定义的掩蔽组合物，其中所说的混合物以约5%至约12%(重量)的量存在。
7.权利要求5所定义的掩蔽组合物，其中所说的丙三醇以所说增塑剂混合物重量约55%至约75%(重量)的量存在，所说的丙二醇以约15至约30%(重量)的量存在，而所说的聚乙二醇以约10-20%(重量)的量存在。
8.权利要求3所定义的掩蔽组合物，其中所说的表面活性剂以能使所说水基掩蔽组合物的表面张力降到约30至60达因/厘米的量存在。
9.权利要求7所定义的掩蔽组合物，其中所说的表面活性剂是一种炔属二醇。
10.权利要求8所定义的掩蔽组合物，其中所说的炔属二醇是2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇。
11.权利要求9所定义的掩蔽组合物，其中所说的炔属二醇占掩蔽组合物总重量的约0.025%至约0.1%。
12.权利要求1所定义的掩蔽组合物，其中还含有一种荧光染料。
13.权利要求11所定义的掩蔽组合物，其中所说的荧光染料是一种芪衍生物。
14.权利要求12所定义的掩蔽组合物，其中所说的荧光染料是1，1′-(1，2-乙烯二基)双苯。
15.权利要求1所定义的掩蔽组合物，其中还含有一种颜料。
16.权利要求14所定义的掩蔽组合物，其中所说的颜料是二氧化钛。
17.一种掩蔽组合物，其重量组成(以该掩蔽组合物总重量作基准计)是，水 87.5%，羧甲基纤维素胶 2.75%，荧光染料 0.05%，增塑剂(a)丙三醇 3.0%、(b)丙二醇 1.5%、(c)聚乙二醇 1.0%，三乙醇胺 3.0%，缓蚀剂 1.0%，防腐剂 0.1%，表面活性剂 0.1%。
18.一种掩蔽组合物，其重量组成(以该掩蔽组合物总重量作基准计)是，水 86.58%，羧甲基纤维素胶 3.25%，荧光染料 0.05%，丙三醇 3.50%，丙二醇 1.00%，聚乙二醇 1.00%，三乙醇胺 3.00%，缓蚀剂 1.00%，防腐剂 0.10%，表面活性剂 0.10%。
19.一种掩蔽组合物，其重量组成(以该掩蔽组合物的总重量为基准计)是，水 68.05%，羧甲基纤维素胶 2.75%，颜料 13.50%，丙三醇 7.50%，丙二醇 2.00%，聚乙二醇 1.50%，三乙醇胺 3.00%，缓蚀剂 1.00%，防腐剂 0.10%，表面活性剂 0.10%。
20.一种掩蔽组合物，其重量组成(以该掩蔽组合物的总重量为基准计)是，水 85.65%，羧甲基纤维素胶 1.75%，丙三醇 6.00%，丙二醇 1.50%，聚乙二醇 1.00%，三乙醇胺 3.00%，缓蚀剂 1.00%，防腐剂 0.10%。
21.一种维护喷漆房、防止在该喷漆房内进行表面喷漆时喷溅油漆积累的方法，该方法包括如下步骤(a)将权利要求1所定义的掩蔽组合物涂覆到所说喷漆房的表面上和与喷漆房相关的喷漆设备上，使在所说的表面及所说的设备上形成一层薄膜，掩蔽所说的表面和所说的设备，使它们不与油漆接触，以及(b)在所说的喷漆房内完成一个工件的喷漆工序后，用水将所说的薄膜从所说的被掩蔽表面和设备上洗下来，以便将所说的掩蔽组合物从所说的表面和设备上除去。
全文摘要
一种用于喷漆房的掩蔽组合物，该组合物是一种含有纤维素胶、增塑剂，并最好含有表面活性剂的水溶液或水基分散体。将该组合物涂覆于喷漆房表面上及与喷漆房相关的设备上，就可以使它们在喷漆操作过程中，与喷溅的油漆隔开。该掩蔽组合物形成一种水溶性、易于在喷漆作业后用水洗去的薄膜。
文档编号B05D1/32GK1048870SQ9010652
公开日1991年1月30日 申请日期1990年6月26日 优先权日1989年6月26日
发明者克里斯蒂尼·威克 申请人:亨凯尔公司