专利名称：绝热膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及绝热表面涂料。
许多年，涂料工业一直试图开发一种可有效地阻止热量透过涂层表面损失掉或被捕获的绝热涂料。
这一点在下述专利申请中已被证实。西德专利申请3117484中涉及向涂料中加入碳酸氢钠和硬脂酸;日本专利申请4P57102967中加入钛酸钾纤维和玻璃料;日本专利申请4P58167657和4P83164657中加入高岭土，玻璃棉和polo填料;前苏联专利申请1014812中加入珍珠岩和矿物棉;前苏联专利申请286198中加入玻璃棉和氰酸钙和前苏联专利申请481584中加入珍珠岩和硼酸。
这些专利申请都有局限性。涂料生产商，特别是那些试图开发高效绝热涂料的生产商，面临的主要问题是即要添加足够的绝热原材料同时又要维持薄的涂料膜。另外，用于生产中的添加剂是氯漂白粉，它是环境污染控制标准所不能接受的。
涂料膜厚度增加及涂覆物体承载额外重量的涂料将造成成本增加。使用此种涂料涂覆物件时还将产生另外一些困难。
在整个说明书和权利要求书中，“液体”一词应被理解为包括无定形的、凝胶状的、流体的和可倾倒的物质。此外，在整个说明书中星号(＊)的出现表示所提及物质的商标或注册商标。
在本技术中，本申请的主题，把高质量建筑涂料看作为是一种涂料，当它干燥后，它的厚度范围从约100微米到约5毫米。
本发明目的是提供一种改进的绝热涂料和生产此涂料的方法。
本发明的另一个目的是提供一种环境污染控制标准可按受的添加剂。
根据本发明一种绝热涂料组合物当它硬化后得到一种坚固的非纹理装饰(untextured finish)的涂层，所述的组合物含a)一种干燥时形成坚固的高质量建筑涂料膜的可硬化的液体涂料基料;和b)一种纤维素颗粒和二氧化硅颗粒的混合物。
根据本发明另一方面，公开了一种含以下组分的绝热涂料组合物(a)一种干燥时形成坚固的高质量建筑涂料膜的可硬化的液体涂料基料和(b)一种纤维素颗粒和二氧化硅颗粒的混合物，其中纤维素颗粒的平均粒径范围从0.01毫米到0.5毫米。
优选的是，使用的二氧化硅是空心颗粒。
纤维素最好为干燥的，然后粉碎直到平均粒径为约0.01毫米至5毫米。
使用一种空心硅质硅硼酸盐微球(hollow silicon borosilicate microsphere)形式的二氧化硅颗粒已获得良好的结果，它是商业产品，以无味白色干粉出售。此微球易被有机流体湿润，但不被水湿润。
其它形式的二氧化硅也可使用，如由A-玻璃制成和从商业上得到的从5微米到5000微米各种尺寸的固体玻璃微球;陶瓷聚合物(ceramic polymeric)和矿物微球。而且，不同形式的“二氧化硅”的组合也可使用。
在整个说明书中纤维素颗粒应包括天然植物材料或来自含纤维素物质的人造物质。
此外，纤维素颗粒可来自由植物材料得到的纤维素纤维材料，这些植物材料可包括从食品工业或建筑工业的废料。
可硬化的液体基料可是涂料或涂料基料，如可硬化的丙稀酸膜涂料，共聚物树脂，醇酸树酯和其它适合的涂料或液体基料。
现在根据实验结果和附图来描述本发明实施例。
绝热涂料实施例1由涂料基料制成，一绝热涂料样品，此涂料属工业中常见的丙烯酸膜型涂料。向此涂料基料中加入10%(重量)经特殊处理的蔗渣。此种特殊处理包括研磨或颗粒化蔗渣成约0.01毫米至0.5毫米的颗粒。
向物料中再加入5%(重量)的球形空心硅质硅硼酸盐微球。
缓慢搅拌使这些物质混合。
然后用滚轮涂覆该涂料混合料，得到(a)一种干燥的涂料膜;和(b)一片覆盖本涂料的镀锌金属片。
检验设计出一种膜热障试验来测定在平均温度和通常温度下，在摸拟屋顶实际使用的条件中，通常膜的反面为环境温度和膜的观测面为较高温度的情况下，膜的内部热量损失。
检验设备(见
图1)本设备由1毫米厚的镀锌钢板制成的两个圆筒室1和2组成。
每一室1或2均有二个高60厘米的同心圆筒3和4。内筒3的直径为30厘米，外筒4的直径为40厘米。空间5充填绝热物6，空间两端用60厘米见方，中心有30厘米孔18的镀锌板密封，距一端5厘米的3个热敏探头9沿圆筒周边间隔120°安放，室1和2垂直叠置。下室2按需要加热，而上室1处于实验室环境温度，顶部敞开。
室1和2的设计及其体积是以下两个相互对立的因素的一种优化权衡的结果1.它应大到足以确保有效检测(一个600-1000平方厘米的膜样品是适当的尺寸)且避免安装有准确控制的很小供热源带来的困难;和2.它应小到足以不需要过多的输入热量，有大量热量的控制和绝热问题，特别是能减小循环空气流以致膜(15)表面两边测量的温度对整个表面是敏感的温度。
包括红外灯11和白织灯12作为热源的一组辐射源设备10安在下室2底部，有50赫兹的电源，电压变化幅度为1伏特，它可由联接此设备的电表读出。
可用额定容量为10安培的WF8(G.R.)Variac＊调变电压，60伏特接压0-280V线圈两端，因此得到比Variac量程大4倍的有效电压范围“扩展”。
在设备调试时，电压对温度进行标定(稳定后)并绘制成分度表，所以在地行一系列检测时，重复的结果是可靠的和可预测的。检测重复10次。
间隔120°安置在下室2的顶端和上室1的底端的三个G型探头与遥控电子温度计Zeeatron GPE＊联接，因此可分别得到室1及室2的三组读数。
探头9距室1和室2的法兰5厘米是因为1，热从室2底部上开故在距顶端5厘米，距热源约40厘米处测得的温度代表膜下表面15b的温度是合理的，因此在实际应用中可摸拟膜15在商业和家庭的应用场合;和2.处于环境温度的上室1在距膜下表面15a5厘米处安有探头，因此任何通过膜的热量将上升并被探头检测出。
方法本检测设备中，下表面15b用作观测表面，上表面15a是反面。在某种程度上，这些检测条件比实际使用的条件更苛刻，因为通常观测表面是向上的，因此估计它更冷并便于对流传热。
样品膜15被室1和室2的两端法兰挤压紧以防空气泄露。
热供给到室1底部，温度记录取三个探头的平均值，因不可避免的空气流动会使三个探头间读数稍有差异。因此，室2显示是接近理想状况的。正如所推测的那样，在上室1的探头未显示差异。
结果实施例1中的绝热涂料中一种热阻物质，在摸拟屋顶实际使用和相似使用的条件下，检测表明它可阻止几不差99%内部的热量损失。
以下两种材料之间未观测到明显差异1.膜本身和2.镀锌板上的膜记录了在这些检测中对膜15本身的观测结果，并图示于图2和图3中。
图2中，左边为摄氏温度刻度，底边为检测进行的小时数。上方曲线表示膜的温度。下方曲线表示其环境温度。
热源稳定在40°，一小时后开始检测。三个探头间读数差异在1℃内。
图3中，左边为摄氏温度，而底边为时间，它表示48小时期间内环境温度按照自然条件变化。底边数字为24小时制钟表的时间。
上方曲线表示膜的温度，下方曲线表示大环境温度。
被检测膜有一光滑面和一粗糙面。因被检测膜无连续的横截面(事实上其厚度从约0.2毫米到约0.6毫米变化不等)，膜捕获热的读数被夸大。
绝热比较实施例(对比例)用膜和电镀锌板膜进行的检测与可构成一种绝热玻璃纤维的绝热沥青质页岩进行比较，这种绝热沥青质页岩在建筑行业中一般用做屋顶和其它建筑材料绝热。
被检测绝热沥青质页岩是R2.5级(见Standards Association of Australia A.S.2627，Part 1，1983)。
当检测在与膜和电镀锌板膜的检测条件相同情况下进行时，沥青质页岩的性能与膜无明显差异。
无绝热涂料实施例(对比例)仅用制造实施例1绝热涂料的涂料基料做成相同的涂料膜。膜放置在检测设备中，观测承受40℃的表面。在反面最初测得的温度为32.3℃，其环境温度为21.1℃。热源室在40℃下稳定1小时后继续测量。
随着时间延长，测量记录到反面温度增加，两表面温度差在2℃之内，观测表面温度是40℃而反面温度是38℃。
金属板对比实施例一片涂覆与实施例1的绝热涂料一样的金属板在未涂覆条件下被检测。
电镀锌金属板放置在检测设备内，观测表面承受40℃的温度。在反面最初测到的温度为30.6℃，其周围温度是21.1℃。热源室在40℃下稳定1小时后继续测量。
随着时间延长，继续测量记录到反面温度增加，两表面温度差在2℃以内，观测表面温度是40℃，逆表面温度是38℃。
在澳大利亚实验检测点的露天条件下进行进一步检测。
ALLUNGA检测结果在澳大利亚昆土兰北部Allunga(南纬19°15′，东经146°46′)进行检测，在上午1145至下午1245间测量摄氏温度，天空无云或少量云。间隔约3米建造约二间镀锌钢板小屋是完全相同的。温度探头固定在每间屋内中心下1厘米处的相同位置，全部时间门是关闭的。
结果如下日期 涂绝热涂料的 无保护的小小屋温度℃ 屋温度℃十月28 39 4429 37 4030 38 4531 36 41十一月8 38 4211 40 4913 37 4315 39 4618 41 4925 40 5128 43 53十二月2 40 484 39 458 43 429 42 5010 43 5012 40 4714 43 50
12月8日、9日、10日12日和14日，室外阳光下记录到温度分别为33℃，34℃，35℃，34℃和33℃。
悉尼检测结果进一步检测在澳大利亚悉尼(南纬33°55′东经151°10′)持续进行了三个月。建筑小屋时，地基使用普通窑烧建筑砖，地基上设有一个平台。二间屋24小时内均暴露在相同的温度下。
记录的最高温度日期 气候条件 涂绝热涂料的 无保护屋九月 小屋温度℃ 温度℃5 睛,西南风 20 267 睛,西风 18 269 阴,西风 23 2911 无风,阴 21 2713 无风,阴 21 2815 无风,有阳光 22 2917 无风,阴 21 2819 无风,阴,雨 20 2521 有阳光,睛,无风 18 2523 有阳光,睛,无风 24 2925 阴 26 3227 南风 19 2529 无风,多云 22 29十月1 无风,睛,有阳光 25 323 无风,有阳光 26 325 有风,转南风 28 357 南风转西南风 24 299 无风,阴,小雨 24 3011 睛,下午转南风 27 34
13 南风,雨 7 1715 转微 南风,阴转睛 21 2617 有阳光,睛 23 2919 上午雨,阴 21 2521 睛,有阳光,无风 22 2823 阴,小雨,转睛 26 3128 睛,有阳光 22 2729 睛,有阳光 20 2631 睛,有阳光 23 29十一月1 睛,有阳光,东北风 24 303 睛,有阳光,东北风 27 335 多云 28 357 多云,有阳光,无风, 27 34潮湿9 睛,有阳光,无风 28 3411 阴,东南风,小雨 26 3213 阴,西北微风 24 2915 阴,西南风,雨 26 3217 阴,东南风,小雨 28 3319 睛,无风 21 2821 多云,东南强风 24 28
23 多云,东南强风 25 3125 多云,东南微风 21 3027 阴,东南风,小雨 26 3329 阴,东南风,小雨 24 30十二月1 阴,东南风,小雨 24 313 无风,雨 24 295 无风,少云 26 33
另一绝热涂料实施例实施例2可硬化的苯乙烯丙烯酸基料可硬化的基料BASF 290D Acrylic＊322公斤Dispex N40＊3.4公斤Beveloid 60＊2.3公斤Corflcx880＊4.6公斤Basf S，300 Acrylic＊32.0公斤二氧化钛60.0公斤碳酸钙100.0公斤水 52.0升M.D.13(Mercury)＊1.75公斤Corsal EEA＊7.5公斤白色油漆溶剂油11.5升氨 2.75升蔗渣90kg此量约占整个组合物重量的约12.5%。
二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球30kg此量约占整个组合物重量的4.2%。
实施例3可硬化的丙烯酸基料可硬化的基质乙二醇7.41公斤水42.0公斤Natrasol 250 HR＊0.86公斤Orotan 731 25%＊2.39公斤Triton G. F. 10＊0.20公斤M. D. 13(水银)＊0.5公斤Texanol＊4.4公斤二氧化钛15.0公斤碳酸钙40.0公斤滑石17.0公斤140目二氧化硅17.35公斤Primal AC 388＊115.0公斤140目二氧化硅8.67公斤Beveloid 60＊0.400公斤E.T.P. 3.0公斤水达到一定粘度蔗渣42.0kg此量约占除调节粘度加入的水外整个组合物重量的12.7%。
二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球14.0kg此量约占包括除调节粘度加入的水外整个组合物重量的4.2%。
实施例4醇酸树酯基料可硬化的基料白色油漆溶剂油46公斤聚酸树脂M1792公斤聚酯树脂M5792公斤Cereclor 48＊1公斤Polybutane 100＊6公斤二氧化钛40公斤氧化锌4公斤云母25公斤碳酸钙50公斤M. D.(Mercury)＊0.3公斤Crodaclay＊4公斤D.A.A. 1升蔗渣36kg此量约占整个组合物重量的8.8%。
二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球12kg此量约占整个组合物重量的2.9%。
实施例5含有橡胶树脂的可硬化共聚物基料可硬化基质二氧化钛20.7 公斤普通碳酸钙8.5 公斤普通增量剂117.1 公斤云母7.0 公斤硅藻土6.5 公斤润湿剂0.115 公斤Pliolite AC 80＊6.44 公斤Pliolite AC 40＊1.61 公斤氯化石腊656.67 公斤溶剂油27.6 公斤极性溶剂3.795 公斤蔗渣15kg此量约占整个组合物重量的11.8%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球6kg此量约占整个组合物重量的4.7%实施例6可硬化的共聚物基料可硬化的基料二氧化钛10.0 公斤碳酸钙9.5 公斤普通增量剂19.5 公斤普通增量剂221.2 公斤普通增量剂39.5 公斤普通增量剂41.4 公斤润湿剂0.045 公斤Pliotite A.C.4＊7.13 公斤氯化石腊654.14 公斤蔗渣10.0 公斤溶剂油22.77极性溶剂9.54
蔗渣此量约占整个组合物重量的8.4%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球5kg此量约占整个组合物重量的4.2%。
实施例7可硬化的共聚物基料可硬化的基料黄色氧化铁2.9 公斤二氧化钛2.9 公斤普通增量剂163.0 公斤普通增量剂28.6 公斤润湿剂0.6 公斤Pliolite A.C.4＊2.76 公斤氯化石腊700.345 公斤氯化石腊502.7 公斤溶剂油15.0 公斤极性溶剂4.3 公斤蔗渣15kg此量约占整个组合物重量的12.2%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球5kg此量约占整个组合物重量的4.1%实施例8可硬化的共聚物基料可硬化的基料Pliolite A.C.4＊17.25 公斤非黄色增塑剂1.75 公斤溶剂油66.3 公斤极性溶剂28.75 公斤清洁剂6.46 公斤骨料1.8-2mm 150-200 gm骨料3-4mm 150-200 gm
蔗渣15kg此量约占整个组合物重量的10.7%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球5kg此量约占整个组合物重量的3.5%。
实施例9可硬化的苯乙烯丙烯酸基料可硬化基料BASF 290D Acrylic＊322 公斤Dispex N40＊3.4 公斤Beveloid 60＊2.3 公斤Corflex 800＊4.6 公斤Basf S.300 Acrylic＊32.0 公斤二氧化钛20.0 公斤水52.0 升M.D.13(Mercury)＊1.75 公斤Corsal EEA＊7.5 公斤白色油漆溶剂油11.5 升氨2.75 升蔗渣195kg此量约占整个组合物重量的27.1%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球65kg此量约占整个组合物重量的9.0%实施例10可硬化的丙烯酸基料可硬化的基料乙二醇 7.41公斤水 42.0公斤Natrasol 250Hr＊0.86公斤Ororan 731 25%＊2.39公斤Triton G. F. 10＊0.20公斤M. D. 13(汞)＊0.5公斤Texanol＊4.4公斤二氧化钛 5.0公斤Primal AC 388＊115.0公斤Beveloid 60＊0.400公斤E.T.P. 3.0公斤水达到一定粘度蔗渣112kg此量约占除为调节粘度加入的水外整个组合物重量的33.9%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球37kg此量约占除为调节粘度加入的水外整个组合物重量的112.%。
实施例11醇酸树酯基料可硬化的基料白色油漆溶剂油46公斤醇酸树脂M1792公斤醇酸树脂M5792公斤CereClor 48＊1公斤Polybutane 100＊6公斤Zinc Oxide 4公斤M. D. 13(汞)＊0.3公斤Crodaclay＊4公斤D.A.A.1升蔗渣153kg此量约占整个组合物重量的34.8%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球40kg此量约占整个组合物重量的9.1%实施例12胶质涂料基料可硬化胶质基料白色油漆溶剂油51公斤醇酸树脂186公斤聚丁烯1006公斤氧化锌6公斤M. D. 13(汞)0.3公斤Crodaclay 2公斤D.A.A.1.5公斤白色油漆溶剂油达到一定粘度蔗渣190kg此量约占除调节粘度加入的白色油漆溶剂油除的整个组合物重量的39%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球45kg此量约占整个组合物重量的9.3%。
实施例13可硬化的苯乙烯丙烯酸基料可硬化的基料BASF 290D Acrylic＊322公斤Dispex N40＊3.4公斤Beueloid 60＊2.3公斤Corflex 880＊4.6公斤Basf S. 300 Acrylic＊32.0公斤二氧化钛60.0公斤碳酸钙100.0公斤水52.0升M. D. 13(汞)＊1.75公斤Corsal EEA＊7.5公斤白色油漆溶剂油11.5升氨2.75升二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球80kg。
此量约占整个组合物重量的11.8%。
实施例14可硬化的丙烯酸基料可硬化的基料乙二醇7.41公斤水42.0公斤Natrasol 250 HR＊0.86公斤Orotan 731 25% 2.39公斤Triton G. F. 10＊0.20公斤M.D.13(汞) 0.5公斤Texanol＊4.4公斤二氧化钛15.0公斤滑石17.0公斤140目二氧化硅17.35公斤Primal AC 388＊115.0公斤140目二氧化硅8.67公斤Beveloid 60＊0.400公斤E. T. P. 3.0公斤水达到一定粘度蔗渣195kg此量约占除调节粘度加入的水外的整个组合物重量的45.4%实施例15可硬化的苯乙烯基料可硬化的基料BASF 240D Acrylic＊322公斤Dispex N40＊3.4公斤Beveloid 60＊2.3公斤Corflex 880＊4.6公斤Basf S. 300 Acrylic＊32.0公斤二氧化钛60.0公斤碳酸钙100.0公斤水52.0升M.D.13(汞) 1.75公斤Corsal EEA＊7.5公斤白色油漆溶剂油11.5升氨2.75升蔗渣30kg此量约占整个组合物重量的4.3%二氧化硅空心硅质硅硼酸盐微球16kg此量约占整个组合物重量的2.3%为适应特殊使用条件和目的，上述绝热涂料实施例(实施例1至15)都可被改变和修改。配方和组合物需要加颜料，故蔗渣和二氧化硅的重量百发数会有变化。
显然，在以上描述的实施例中也可使用其它比例，并且纤维颗粒物质的来源不限于如上所述。
绝热涂料的生产当生产本发明的油漆或涂料时，可硬化的液体基料混合物分开制备。向此混合物中加入纤维素颗粒，其平均粒径为0.01毫米至5毫米，最优选的为0.01毫米至0.5毫米。
为生产优选尺寸的纤维素颗粒，可用任何有效的方式研磨或粒化原料。
一但纤维素颗粒和可硬化的液体基料适当混合，便可加入二氧化硅颗粒。若使用含有空心硅质硅硼酸盐微球二氧化硅颗粒，它必须是最后加入的组分，因为这种小球的空心性质易被强烈搅拌破坏。
到现在为止已公开了本发明目前设想的最好的实施方案。然而，应当理解在不违反本发明精神实质的情况下，可作出各种改变和改进。
权利要求
1.一种绝热涂料组合物，它包含(a)一种其干燥时形成坚固的高质量建筑涂料膜的可硬化的液体涂料基料；(b)二氧化硅颗粒和(c)纤维素颗粒；其中纤维素颗粒和二氧化硅颗粒的含量可达组合物重量的60%。
2.按照前述每一项权利要求中所述的绝热涂料组合物，其中所述的纤维素颗粒的含量可达整个组合物重量的50%。
3.按照前述每一项权利要求中所述的绝热涂料组合物，其中所述的二氧化硅颗粒的含量可达整个组合物重量50%。
4.按照前述每一项权利要求中所述的绝热涂料组合物，其中所述的纤维素颗粒的平均粒径范围是0.10至5毫米。
5.按照前述每一项权利要求中所述的绝热涂料组合物，其中所述的纤维素颗粒的平均粒径范围是0.01至0.5毫米。
6.按照前述每一项权利要求中所述的绝热涂料，其中所述的二氧化硅颗粒含有如下任一种或几种的组合(a)空心硅质硅硼酸盐微球;(b)固体玻璃微球;(c)二氧化硅基陶瓷微球;(d)含二氧化硅的聚合物微球;(e)二氧化硅基矿物微球。
7.一种生产绝热涂料的方法，所述的绝热涂料为前述任一项权利要求的绝热涂料，所述的方法有如下步骤(a)收集纤维素材料;(b)研磨和或颗粒化所述的纤维素材料至平均粒径为0.01毫米至5毫米;(c)将纤维素颗粒和二氧化硅颗粒混合到可硬化的液体涂料其料中，后者干燥时形成一种坚固的高质量建筑涂料膜。
全文摘要
本发明涉及涂层和涂料，特别是绝热涂层和涂料。根据本发明，一种绝热的涂料组成物含有(α)一种干燥时形成坚固的高质量建筑涂料膜的可硬化的液体涂料基料；(b)二氧化硅颗粒和(c)纤维素颗粒。其中纤维素颗粒和二氧化硅颗粒的含量可占组合物重量的60％。
文档编号C09D5/18GK1099778SQ9310973
公开日1995年3月8日 申请日期1993年9月2日 优先权日1993年9月2日
发明者J·本尼克 申请人:澳大利亚阿瑞林油漆和薄膜有限公司