水泥基和纤维水泥产品的制作方法

专利名称：水泥基和纤维水泥产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及涂有粉末的水泥基产品和涂有粉末的纤维水泥产品。
背景技术：
许多种产品可用于装饰建筑物外部。这些产品包括钢、砖、玻璃、岩石、灰泥、塑料或乙烯基护墙板、铝护墙板、木-树脂复合材料(包括硬纸板、压制板、或纤维板)和天然木产品。
纤维水泥产品是用于建筑物外部装饰的传统产品的可行替代物。常规纤维水泥产品可以例如如下制造将水泥、砂石、纤维素纤维、添加剂和水混合，然后将其制成所需形状并干燥。纤维水泥产品的例子包括护墙板、模制部件、角、檐板、通风孔、轮廓、横杆、柱、和几乎任何其它可以制造或成型的外部产品。纤维水泥产品可以用许多饰面制造，包括光滑饰面、木纹饰面和粗锯的饰面。
也可以为各种用途和用各种饰面制造其它水泥基产品。
水泥基和纤维水泥产品可以按照与例如金属、天然木材或木产品之类传统产品相同的方式涂饰。例如，它们可以使用乳胶漆涂饰。然而，涂漆法要求相当多的时间和努力并通常是棘手的。此外，漆料还必须在初涂层风化之后定期重新施用。
水泥基和纤维水泥产品还可以预涂漆并准备好用在生产设备中。但是，使用这种方法具有一些困难。现有漆料要求穿过大炉子以固化并干燥漆料。这些炉子的购买和运行均很昂贵。大炉子还要求大量空间。最后，必须额外看管产品，以便它们在包装、船运和输送过程中不会被划伤或损坏。
发明概要需要具有高耐久性、要求低维护程度、容易为安装而制备和易于安装、仍具有美观外观的水泥基和纤维水泥产品。
一方面，本发明涉及包括水泥基基材、第一涂层、和包含粉末涂料的顶涂层的产品。
另一方面，本发明描述了制造产品的方法，包括提供水泥基基材、施用第一涂层、并施用顶涂层，其中所述顶涂层包括粉末涂料。
另一方面，本发明描述了制造产品的方法，包括提供预涂底漆或预封闭的水泥基基材、和施用顶涂层，其中顶涂层包括粉末涂料。
在一个实施方案中，水泥基基材是纤维水泥基材。
本发明的一个或多个实施方案的细节列在附图
和下列描述中。根据该描述和附图，并根据权利要求书，本发明的其它特征、目的和优点是显而易见的。
发明详述一方面，本发明涉及带有涂层的水泥基或纤维水泥产品，其具有高耐久性，并可以制备成用于安装且易于安装。此外，该水泥基或纤维水泥产品可以以多种颜色、饰面和纹理制造。在许多方面中，水泥基或纤维水泥产品还表现出良好的耐候性。水泥基或纤维水泥产品可以用在外部和内部用途中，通常用于建筑物和建筑用途。当水泥基或纤维水泥产品达到成品状态时，不需要如未完成产品所需的现场涂漆。预涂饰能够产生均匀、整洁、一致的饰面。此外，该饰面通常比通常在安装之后现场施用的漆料更坚固更耐用。
所述水泥基或纤维水泥产品包括但不限于三个层水泥基基材、第一涂层、和顶涂层。任选地，可以施用其它层，例如外涂层。
适合用在本发明中的水泥基基材可以包括多种组成。合适的水泥基基材的例子包括混凝土和纤维水泥基材。水泥基产品通常包括水泥、其它材料、任选的添加剂和水的混合物。卜特兰水泥最常用在水泥基产品中，但也可以使用其它类型的水泥。基材的一个例子是混凝土——水泥、沙和/或砾石、水和其它任选添加剂的混合物。纤维水泥产品通常包括水泥、纤维和水的混合物。纤维可以以各种形式添加到纤维水泥中，包括但不限于木纤维，例如锯屑、木浆和纤维素纤维；塑料纤维；或玻璃纤维。沙和/或砾石可以以各种量、组合和尺寸添加到水泥基产品中。也可以添加其它组分，包括，例如，沙、用以加速水泥固化的添加剂、用以改进可混合性的添加剂、和用以加强最终基材的添加剂。
将水泥、其它添加剂和水的这种混合物制成所需形状，然后固化并干燥以形成水泥基或纤维水泥基材。基材可以具有各种纹理，包括光滑纹理、木纹纹理和粗锯纹理。纤维水泥产品的例子包括护墙板、板材、厚板、模制部件、角、檐板、通风孔、轮廓、横杆、柱、和可以制造或成型的几乎任何其它外部产品。纤维水泥基材可以获自James Hardie BuildingProducts，Inc.、GAF Materials Corp.、Certainteed Corp.、Nichiha USA，Inc.等。其它水泥基基材可以获自各种水泥和水泥产品制造商。
在水泥基或纤维水泥基材上施用第一涂层。第一涂层由底漆或封闭剂制成。合适的底漆和封闭剂包括液体底漆、液体封闭剂和粉末涂料底漆和封闭剂。该涂层可以是在基材顶部的层，可以是部分渗透基材且部分留在基材顶部的涂层，或可以是完全渗入基材的涂层。在一些方面中，第一涂层甚至可以混入基材中以预封闭基材。优选地，第一涂层至少部分渗透基材。
由于基材的水泥含量，重要的是，第一涂层包含不易水解、特别是碱催化水解的底漆或封闭剂。通常，封闭剂是透明的，而底漆是不透明的。优选地，用于第一涂层的底漆或封闭剂是非粘连的、水解稳定的、抗起霜的、表现出良好的不渗透性，并具有良好的粘合性。第一涂层可以通过各种方法固化，包括但不限于，热、紫外线、NIR、IR、或电子束固化。适用于第一涂层的粉末涂料包括环氧树脂、聚酰胺、和丙烯酸粉末涂料底漆和封闭剂。尤其合适的底漆和封闭剂包括丙烯酸胶乳、水基丙烯酸类树脂、和紫外线或电子束固化的涂料。优选地，使用水基苯乙烯丙烯酸胶乳、或紫外线或电子束固化的涂料。合适的底漆的例子包括Latex PrimerLKA0381和Latex Primer LKA0530(可获自Valspar Products，Inc.，Minneapolis，Minnesota)。
将基材涂底漆或封闭以产生第一涂层，这有助于产生更耐用的成品。其还有助于产生更好的最终外观。此外，使用底漆或封闭剂通常可以更成本有效地制造成品。这些益处可以归因于数个原因。主要原因在于第一涂层用以将基材表面封闭和光滑化。术语不渗透性可用于描述第一涂层封闭基材表面并防止顶涂层浸入或芯吸到基材孔隙内的能力。具有良好不渗透性的第一涂层有助于降低顶涂层对基材的渗透，也有助于获得更光滑、更一致的均匀饰面。这通常还能够以较少的顶涂层材料施用量获得高质量饰面。因此，优选地，应该使用表现出良好不渗透性的第一涂层。
不渗透性的一种测量是测量施用到第一涂层上的涂层的光泽度，并与已知封闭表面上的涂层进行比较。这种光泽度比较可以使用光泽计(可获自BYK-Gardner，Columbia，Maryland)进行。将来自使用受试第一涂层的样品的读数与来自已知封闭表面的读数进行比较，并记为％可实现光泽度。由此，完全不渗透的第一涂层具有100％可实现光泽度。优选地，第一涂层表现出80％、90％、95％或更高的可实现光泽度。
也可以选择用于第一涂层的底漆或封闭剂以改进基材-第一涂层-顶涂层这三层的粘合性。较好的层粘合性提高了成品的耐湿性和耐候性。此外，第一涂层本身应该表现出良好的粘合性。粘合性可以根据ASTM D3359-02“通过带试验测量粘合性的标准试验方法(Standard Test Methods forMeasuring Adhesion by Tape Test)”测试。使用该方法测试的样品得到0A至5A的分数，其中5A最好，0A最差。优选地，使用该测试方法，第一涂层得到至少4A的分数。
除改进的粘合性外，第一涂层还可以充当阻隔层并有助于防止基材与顶涂层之间的化学相互作用。一种有害的化学相互作用是皂化，其是碱催化的水解。例如，当所用水泥是碱性的且顶涂层是聚酯时，可能发生顶涂层的皂化。当产品暴露在气候条件下时，也可能发生其它水解问题。当顶涂层直接接触基材时，这些问题加剧，因为水解可能导致涂层破坏。但是，适当的底漆或封闭剂可以使水解最小化或防止水解。因此，第一涂层优选为水解稳定的。这可以通过使第一涂层与高pH表面(pH＞7.0)较长时间接触、同时使制品暴露在室外气候条件来测量。例如，可以将水泥基或纤维水泥基材用第一涂层涂布，并使其在室外风化，此后测试第一涂层的粘合性。优选地，第一涂层在室外暴露6、12、18个月或更久之后未表现出粘合性损失。可以使用试验方法ASTM D3359-02测试粘合性。
可能发生的另一问题是起霜，这是可溶盐从基材析出到产品表面上。这表现为在表面上的白色云雾、重像(ghosting)、或白色残余物。当产品暴露于恶劣或极湿气候条件时，这特别成问题。第一涂层也可以使起霜最小化或防止起霜。由此，优选地，第一涂层表现出良好的抗起霜性。
优选地，第一涂层提供抗粘连性，更优选地，第一涂层是非粘连的。非粘连是指如果带有第一涂层的制品接触，制品不会粘连在一起或彼此损坏。这可以目测，因为非粘连层不表现出任何损坏。损坏的例子包括在它们接触之后一些层剥离或脱离和粘连到另一表面，例如带有第一涂层的另一制品上。当添加附加层之前带有第一涂层的制品堆叠、储存或与另一制品接触时，抗粘连性是第一涂层的另一合意特征。此外，当制造制品时，它们可以在生产过程中分段。当该方法的一个步骤完成、并且材料被储存在未完成状态以待后续的步骤来完成时，就发生分段。例如可以将许多基材施用第一涂层，然后可以将它们储存以等待对该产品的订单，此时带有第一涂层的基材将在生产方法中继续使用，并施用顶涂层。由于分段是许多生产企业中常见的实际情况，因此非粘连性是第一涂层的合意性质。
任选地，可以有一层或多层粘合剂层。在已经将第一涂层施用到基材上之后，可以施用一层或多层任选的粘合剂层。可以合适地使用底漆和封闭剂作为粘合剂层。作为例子，可以用具有优异粘合性但具有差的不渗透性的底漆作为粘合剂层，或可用封闭剂作第一涂层且用底漆作粘合剂层。
将顶涂层施用到具有第一涂层的水泥基或纤维水泥基材上。顶涂层是粉末涂层。可以将粉末涂料顶涂层直接施用到第一涂层上，或可以将其施用到第一涂层上的粘合剂层上。顶涂层可以在第一涂层干燥后几乎立即施用，或可以在施用顶涂层之前显著延缓数日、数周、或数月。顶涂层也可以施用到预涂底漆或预封闭的基材上。粉末涂料顶涂层可以是水泥基或纤维水泥产品的最后的和终饰层，或可以在其后施用附加层。适用于顶涂层的粉末涂料包括热固性或热塑性粉末涂料。合适的粉末涂料的例子包括聚酯、丙烯酸类、聚酰胺和氟碳基粉末涂料。通常，粉末涂料顶涂层具有大约25微米至大约75微米、或大约30微米至大约60微米的厚度。
聚酯基粉末涂料通常主要使用对苯二甲酸和间苯二甲酸、新戊二醇制成，并还可以包括其它组分，包括各种量的改性二醇、多元醇、或脂族酸。标准耐久性聚酯粉末涂料通常是对苯二甲酸基的。对于许多外部用途，超耐久聚酯粉末涂料是优选的。一般而言，超耐久聚酯粉末涂料是指由最少量的对苯二甲酸形成的聚酯粉末涂料。超耐久聚酯粉末涂料与标准耐久性的聚酯粉末涂料相比，提供了改进的光泽度和颜色保持性。标准耐久性聚酯粉末涂料通常在暴露于Florida气候中18-24个月后开始损失光泽度，而超耐久聚酯粉末涂料通常在暴露于Florida气候中36-48个月之后才开始损失光泽度。通常，超耐久聚酯粉末涂料主要由间苯二甲酸(1，3-苯二甲酸)、1，4-环己烷二甲酸(“CHDA”)、己二酸、六氢邻苯二甲酸酐(“HHPA”)和它们的组合形成。此外，可以添加其它酸或添加剂以改进粉末涂料的一些性质，例如实现更好的流动特性，或通过降低玻璃化转变温度来改进匀平性。然而，如果其它酸或添加剂的存在量太大，粉末涂料就会由于烧结而表现出储存稳定性问题。因此，优选地，超耐久粉末涂料至少50％以间苯二甲酸为基础。更优选地，超耐久粉末涂料60％、70％、80％、90％或更多以对苯二甲酸以外的二酸为基础。优选地，超耐久聚酯粉末涂料包括少于20％对苯二甲酸，更优选少于10％、5％、1％或少于0.5％对苯二甲酸。使用超耐久聚酯粉末涂料产生了与标准耐久性聚酯粉末涂料相比提供更好耐候性和更大抗环境影响性的涂层。此外，具有超耐久聚酯粉末涂层的最终水泥基或纤维水泥产品也具有良好的耐化学性和防沾污性。合适的超耐久聚酯粉末涂料的例子包括Crylcoat 630和Crylcoat 2988(均可获自Surface Specialties，Inc.)、SP6400(Sun Polymer)、Crylcoat690(可获自Surface Specialties，Inc.)。此外，使用粉末涂料具有有益的环境作用，即在涂布过程中使用最少溶剂，且极少VOCs进入大气。
优选地，按照类似方式使用其它粉末涂料，例如丙烯酸、聚酰胺和氟碳基粉末涂料也具有良好的耐候性、耐化学性和防沾污性。合适的丙烯酸基粉末涂料树脂的例子包括SCX-815，用TGIC(Nissan Chemical)固化的羧基官能丙烯酸类树脂(可获自SC Johnson Polymer)；SCX-804，用B1530封端的异氰酸酯(Degussa)固化的羟基官能丙烯酸类树脂(可获自SC Johnson Polymer)；和Fine Clad A-270，用十二烷二酸固化的环氧化物官能丙烯酸类树脂(可获自Reichhold)。合适的热固性氟碳粉末涂料树脂的例子是Lumiflon LF-710F，用B1530封端的异氰酸酯(Degussa)固化的羟基官能氟碳化合物树脂(可获自AGC Chemical)。合适的热塑性聚酰胺粉末涂料的例子是Rilsan Fine(可获自Atofina)。
顶涂层也可以提供改进的抗粘连性，从而在水泥基或纤维水泥产品堆叠或以其它方式较长时间接触时，产品不会粘连在一起。此外，这些产品在生产过程中分段以待装船或额外加工(例如外涂层)。
粉末涂层可以通过通常方法制备，包括挤出和研磨、非水性分散、和喷涂。任选地，可以在粉末涂料中添加其它组分。合适的其它组分的例子包括色料、固化剂、性能添加剂、和操作添加剂。
一种任选组分是色料。可以使用色料为粉末涂层提供颜色、体积和不透明性。合适的色料包括二氧化钛(例如DuPont R-960)、群青蓝EP62颜料(可获自Ferro Corp.)、Raven 450炭黑和Raven 1255炭黑(均可获自Columbian Chemical)和红氧化铁(Bayer)。
另一任选组分是固化剂。固化剂有助于使粉末涂层固化，并根据所用树脂的类型和所需最终性质而使用。固化剂的例子包括Primid XL552(可获自EMS)、TGIC(可获自Nissan Chemical)、B1540(Degussa)、Alcure 4147(Eastman)、Fine Clad A266和Fine Clad A229-30(Reichhold)。超耐久聚酯粉末涂料可以通过多种固化剂固化，这取决于粉末涂料组分中存在的官能度。合适的固化剂包括环氧化物官能固化剂(例如TGIC或环氧化物官能丙烯酸类)，其用于含有具有酸性官能的组分的超耐久聚酯粉末涂料。或者，己内酰胺封端的异氰酸酯(例如B1530，可获自Degussa)、其它封端的异氰酸酯、和缩脲二酮(uretdiones)可以用于含有具有羟基官能的组分的超耐久聚酯粉末涂料。类似地，所用其它粉末涂料，例如丙烯酸、聚酰胺和氟碳基粉末涂料，也可以任选包括适当的固化剂。
另一任选组分包括一种或多种性能添加剂。这些任选添加剂可用于改进粉末涂料的性能。例如，添加剂可用于改进粉末涂料的施用、涂料的熔化和/或固化、或最终涂层的外观或耐久性。可用的合适的性能添加剂包括固化催化剂、抗氧化剂、颜色稳定剂、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、光引发剂、电导率添加剂、摩擦带电添加剂tribocharging、抗蚀添加剂、填料、脱气剂、惰性颜料、纹理剂、流动控制剂、触变剂、和边缘覆盖添加剂。合适的添加剂的例子包括Modaflow 3(可获自Surface SpecialtiesInc.)、Blanc Fix Micro(可获自Sachtleben)、PL 200丙烯酸酯流动剂(可获自Estron Chemical)、消光剂DT-3329(可获自HuntsmanChemical)、促进剂Crylcoat 166(可获自Surface Specialties Inc.)、Minex4(可获自Indusmin)、催化剂NXJ60(可获自Synthron)、锡催化剂Butaflow BT-71(可获自Estron Chemical)、Oxy-melt A4(可获自EstronChemical)、和苯偶姻(可获自Estron Chemical)。
另一任选组分是操作添加剂。可以添加操作添加剂以改进粉末涂料的操作或施用过程。这些添加剂通常在涂料形成之后但在粉末研磨之前添加。例如，添加剂可以在挤出之后和在形成粉末之前添加。因为操作添加剂通常在挤出之后添加，它们通常被称作后添加添加剂。操作剂的例子包括干流动剂，其有助于使粉末流动更无阻，有助于流过磨机，并改进了施用的一致性和简易性。合适的干流动剂的例子包括氧化铝C(可获自DegussaCorp)和硅石，例如Cab-O-Sil M5(可获自Cabot)。
粉末涂料可以通过各种方式施用到所需制品上，包括使用流化床、喷施器、或其它施用方法。最通常地，使用静电喷涂法，其中使粒子带上静电，并将其喷到已经研磨过的制品上以使粉末粒子被吸引到并粘附到制品上。
在涂布之后，将制品加热。加热导致粉末粒子熔化并在一起流动以涂布制品。然后，可以使用各种方法使涂层固化。例如，一种固化方法是热固化，其中使用连续或额外的加热使涂层固化。此外，粉末涂料也可以以多种其它方式固化，包括热固化、紫外线固化、紫外-可见光固化、窄范围NIR(“NR-NIR”)、近红外固化(“NIR”)、红外固化(“IR”)和电子束固化。根据粉末涂料，固化方法可以不同。例如，粉末涂料可以使用红外、NR或NR-NIR炉固化。优选地，选择被NR-NIR固化的粉末涂料。通常理解的是，红外(“IR”)是指大约1.2微米至大约1.0毫米的电磁谱部分，而近红外(“NIR”)或短波红外通常是指大约1.2微米至大约2.0微米的电磁谱部分。窄范围近红外(“NR-NIR”)通常是指大约0.8微米至大约1.5微米的电磁谱部分。由此，NR-NIR也覆盖了一些可见光谱范围，而可见光通常是指大约0.38微米至大约1.2微米。
使用NR-NIR固化粉末涂层具有一些益处。如上所述粉末涂料的所有益处均存在。此外，从工艺角度看，使用NR-NIR是更好的，因为加热和固化时间少于其它粉末涂层固化法所需的时间。NR-NIR能够迅速有效地熔化粉末涂层，因为其使用高强度、窄范围的红外辐射。使用许多其它加热方法时，基材充当受热器，因为加热较缓慢。因此，整个基材通常在粉末涂层熔化和流动之前被加热。这种加热的基材在可以进行操作或包装之前还需要额外的时间冷却。然而，使用NR-NIR克服了许多这些缺点。当使用NR-NIR时，表面上的温度变化非常迅速。这使粉末涂层能够在整个基材被明显加热之前熔化并固化。这又能够使该材料在可以进行操作和包装之前需要较短的冷却时间。这种固化方法通常要求制品的一部分暴露少于20秒，优选少于10秒，更优选少于5秒。
NR-NIR炉可用于将粉末涂层加热、熔化并固化。合适的NIR炉是标准AdPhos NIR试验炉(可获自Advanced Photonics Technologies AG(AdPhos AG)，Munich，Germany)。该炉具有连续流传送带，其用于将基材传送通过该炉。传送带速度可以改变以提高或降低基材在炉中花费的时间。任选地，可以使用鼓风机在与传送带运行方向相同或不同的方向产生通过该炉的空气流。
通过NR-NIR炉内的辐射模块产生近红外辐射。辐射模块中发射器的数量可以改变。例如，AdPhos NIR试验炉的水平固化区域采用使用多达24个发射器的辐射模块。对于辐射模块，可以存在三种强度设置—正常、高和超高。使用不同的发射器球管实现不同的强度。通常，改变强度要求改变装置中的球管。这些强度以下列模式运行“超高”为“高”的两倍强度，“高”为“正常”的两倍强度。此外，辐射模块存在功率设置，设置范围为0％-100％。这种功率设置可以与任何强度的球管一起使用。此外，可以存在定时器控制，其可用于控制发射器。例如，可以使用定时器在发射器打开一定时长之后将其关闭。可以以小于秒的增量控制定时器。或者，可以使用传送带的线速控制制品每一部分受到辐射的时间。
此外，可以调节炉中发射器和传送带之间的距离。这能够控制制品与发射器的距离，由此能够进一步控制对涂层的辐射冲击。可以这种距离以获得更好的固化结果。这种距离可以，例如，根据颜色、涂料组成、和暴露时间而变。通常，对纤维水泥产品使用大约10毫米至大约250毫米的发射器与制品之间的距离。
任选地，可以在顶涂层之后施用一层或多层外涂层。外涂层可以是液体或粉末涂层。外涂层可以是有色的、半透明的、清澈的、或其它。优选地，外涂层是清澈的，并提供额外的抗划伤和擦伤性。外涂层也可以提供额外的环境保护。此外，增加外涂层可以提供不同的、改变的或增强的饰面或效果。
实施例1.粉末涂料A根据表1所示的配方制备白色、高光泽、Primid固化聚酯。将所列的除后添加组分之外的组分混合，并挤出。然后，在挤出后添加1.5重量份氧化铝C，并将该组合物研磨成粉末。
表1.粉末涂料A

2.粉末涂料B根据表2栏B所示的配方制造黑色、高光泽、TGIC固化聚酯。将所列的除后添加组分之外的组分混合，并挤出。在挤出后添加氧化铝C，并将该组合物研磨成粉末。
3.粉末涂料C根据表2栏C所示的配方制造白色、半光泽、TGIC固化聚酯。将所列的除后添加组分之外的组分混合，并挤出。在挤出后添加氧化铝C，并将该组合物研磨成粉末。
4.粉末涂料D根据表2栏D所示的配方制造黑色、半光泽、TGIC固化聚酯。将所列的除后添加组分之外的组分混合，并挤出。在挤出后添加氧化铝C，并将该组合物研磨成粉末。
表2.粉末涂料B、C、D

5.粉末涂料E根据表3所示的配方制造白色、半光泽、异氰酸酯固化的丙烯酸粉末涂料。将所列的除后添加组分之外的组分混合，并挤出。在挤出后添加氧化铝C，并将该组合物研磨成粉末。
表3.粉末涂料E

使用上述粉末涂料制造试样。试样列在表3A和3B中。通过切割纤维水泥护墙板(来自James Hardie Building Products，Inc.)，制造用于该试样的基材，大约15厘米×20厘米。使用具有光滑和纹理化饰面的基材。
通常，在施用粉末涂层之前，在样品上施用第一涂层。用于所有样品的测试的第一涂层是Latex Primer LKA0381，浅灰色底漆(可获自ValsparCorporation，Minneapolis，Minnesota)。在带有第一涂层的基材上，粉末涂层通常具有良好的均匀膜厚。在没有第一涂层的基材上，粉末涂层通常是有斑点的，表现出差的流动性，并显示出不均匀的厚度，其中越接近中心涂层越厚，越接近边缘越薄。
使用静电施用法施用粉末涂料。通常施用粉末涂料以产生对最终固化涂层而言大约40至大约50微米(大约1.5-2密耳)的膜厚。一些样品具有为达到不同膜厚而施用的不同量的粉末涂料，并标明了这些情况。在许多情况下，使基材穿过炉子，然后对预加热基材施用粉末涂料。预加热的数据包含在表中，其与该样品的粉末涂料数据相邻。
在该方法的不同阶段称重一些样品以更好理解使用窄范围NIR的影响。称重样品具有如下标注的结果在预处理之前(m0)、在涂布之后(m1)、在使用窄范围NIR固化之后(m)。
通过离开炉子并冷却之后的视觉外观来测试每一最终样品。检查样品的变色、炭化、裂化、凹坑、起泡、斑点、固化不足、不均匀性、不完全流动，等等。除了表中注明的那些外，所有样品均通过目测。目测确保样品上的涂层表现为适当熔化并流动，基材完全被覆盖，且表现为完全被固化，但没有过度固化。
还根据ASTM D3359-02“通过带试验测量粘合性的标准试验方法(Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test)”测试代表性样品的粘合性。使用该方法测试的样品得到0A、1A、2A、3A、4A或5A的分数，其中粘合性最好的样品的分数为5A，粘合性最差的样品为0A。通过目测的所有样品也都通过粘合性测试，在试验中得分为5A，且没有任何涂层被剥离。
对一些样品进行附加测试。使用强溶剂甲乙酮(“MEK”)测试涂层。用MEK浸泡棉签，并对着样品擦拭。每一来回运动被记为双摩擦(“DR”)。数取并记录到漆层开始擦去之前的摩擦数。例如，5MEK DR是指在漆层开始擦去之前，样品用MEK浸泡的棉签来回摩擦5次。仅测试一些样品以获得关于不同参数组合的有效性的更多信息。
可以在表中找到样品的详细情况。对于所有样品，发射器与样品制品的距离为100毫米。在下表中描述样品以及它们的相关方法参数。栏标题如下包括每一栏的信息●号-该样品的号；●涂料-用于顶涂层的粉末涂料(A、B、C或D)或如果将基材预加热则为“预加热”；●基材-所用缩写为“Y”＝带有第一涂层的基材，“N”没有第一涂层的基材，“S”＝光滑基材，“T”＝纹理化的基材；●发射器-所用球管的数量和强度(“SI”＝超高强度，“HI”＝高强度)；●时间(秒)-样品受到NIR辐射的时间(单位秒)；●速度(毫米/秒)-样品通过NIR炉的NIR辐射区域的速度；●温度(℃)-在样品离开NIR炉时测得的样品的表面温度(使用红外加热枪进行测量)；和●评论-包括任何其它信息、重量测量、和样品的不一般的试验结果对固化和粘合性测试之后表现出良好结果的样品进行进一步暴露评测。适用于暴露测试的试验方法包括ASTM D6695-03b“漆料和相关涂料的氙弧暴露的标准实践(Standard Practice for Xenon-Arc Exposures ofPaint and Related Coatings)”和ASTM D5722-03“使用浓缩天然日光和浸泡-冷冻-解冻程序进行工厂涂布的压花硬纸板的加速外部风化的标准实践(Standard Practice for Performing Accelerated Outdoor Weathering ofFactory-Coated Embossed Hardboard Using Concentrated NaturalSunlight and a Soak-Freeze-Thaw Procedure)”。测试服务，例如AtlasMaterial Testing Technology(Chicago，Illinois)，能够提供测试设备和结果追踪。通过目测定期评测样品。目测检测样品的裂化、剥离、粉化、粘合性损失、色变、针孔、灰尘、发霉和其它缺陷。
此外，在施用粉末涂料之前将一些基材充分干透。将样品在电炉中在大约95℃干燥15至20小时。样品通常由于干燥而损失10％至12％的样品重量。干透的样品预计具有大约0％至大约2％的水含量，因此正常样品具有大约10至大约14％的水含量。这些样品不包括在表中，因为在测试干透基材的过程中，粉末涂料非常差地粘附。湿度似乎不足以保持电荷，由此静电带电的粉末涂料较难在熔化和固化之前粘附到表面上。这产生了非常差的覆盖性、和不均匀和有斑点的涂层。正常处理的并具有正常水含量的样品确实具有足以保持电荷的湿度，且通常具有良好的覆盖性。
表3A.试验样品


表3B.试验样品


已经描述了本发明的许多实施方案。但是，要理解的是，可以在不脱离本发明的实质和保护范围的情况下进行各种修改。例如，使用不同的水泥基基体、改变第一涂层用的底漆或封闭剂、改变顶涂层用的粉末涂料，等等。因此，其它实施方案也在下列权利要求的范围内。
权利要求
1.一种产品，包括水泥基或纤维水泥基材；第一涂层；和包含粉末涂料的顶涂层。
2.权利要求1的产品，其中所述水泥基基材是纤维水泥基材。
3.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含热固性粉末涂料。
4.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含热塑性粉末涂料。
5.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含聚酯粉末涂料。
6.权利要求5的产品，其中所述粉末涂料包含超耐久聚酯粉末涂料。
7.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含丙烯酸粉末涂料。
8.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含聚酰胺粉末涂料。
9.权利要求1的产品，其中所述粉末涂料包含氟碳粉末涂料。
10.权利要求1的产品，其中所述第一涂层是底漆或封闭剂。
11.权利要求10的产品，其中所述第一涂层是胶乳丙烯酸底漆。
12.权利要求1的产品，其中所述第一涂层是紫外线固化的或电子束固化的涂层。
13.权利要求1的产品，其中所述产品是外部建筑物产品或外部设计产品。
14.权利要求1的产品，其中该产品是纤维水泥板、纤维水泥护墙板、或纤维水泥密封面。
15.权利要求1的产品，进一步包括外涂层。
16.权利要求1的产品，进一步包括粘合剂层。
17.权利要求1的产品，其中所述顶涂层具有大约25微米至大约75微米的厚度。
18.权利要求1的产品，其中所述第一涂层保护顶涂层防止其水解。
19.权利要求1的产品，其中所述第一涂层防止起霜。
20.权利要求1的产品，其中所述第一涂层表现出良好的不渗透性，具有至少80％的可实现光泽度。
21.权利要求1的产品，其中所述第一涂层表现出抗粘连性。
22.权利要求1的产品，其中所述第一涂层是水解稳定的，其在室外暴露6个月后没有表现出粘合性损失。
23.权利要求1的产品，其中所述第一涂层表现出良好的粘合性，使用试验方法ASTM D3359-02得分为至少4A。
24.制造产品的方法，包括提供水泥基基材；施用第一涂层；和施用顶涂层，其中所述顶涂层包含粉末涂料。
25.权利要求24的方法，其中所述水泥基基材是纤维水泥基材。
26.权利要求24的方法，其中施用顶涂层包括施用粉末涂料；和使用具有大约0.8微米至大约1.5微米的波长范围的窄范围NIR使所述粉末涂料熔化并固化。
27.权利要求26的方法，其中熔化和固化需要少于20秒。
28.权利要求26的方法，其中熔化和固化需要少于10秒。
29.权利要求26的方法，其中熔化和固化需要少于5秒。
30.权利要求24的方法，其中施用第一涂层包括施用胶乳丙烯酸底漆。
31.权利要求24的方法，其中施用第一涂层包括施用紫外线固化的或电子束固化的涂层。
32.权利要求24的方法，其中施用顶涂层包括施用聚酯粉末涂料。
33.权利要求24的方法，其中施用顶涂层包括施用超耐久聚酯粉末涂料。
34.权利要求24的方法，其中施用顶涂层包括施用热塑性粉末涂料。
35.权利要求24的方法，其中施用顶涂层包括施用热固性粉末涂料。
36.权利要求24的方法，其中所述产品是外部建筑物或外部设计产品。
37.权利要求24的方法，进一步包括施用外涂层。
38.权利要求24的方法，进一步包括施用粘合剂层。
39.制造产品的方法，包括提供预涂底漆或预封闭的水泥基基材；和施用顶涂层，其中所述顶涂层包含粉末涂料。
40.权利要求39的方法，其中所述水泥基基材是纤维水泥基材。
41.权利要求39的方法，其中施用顶涂层包括施用粉末涂料；和使用具有大约0.8微米至大约1.5微米的波长范围的窄范围NIR使所述粉末涂料熔化并固化。
全文摘要
本发明描述了包括水泥基基材、第一涂层、和粉末涂料顶涂层的产品。还描述了制造产品的方法，包括提供水泥基基材、施用第一涂层、并施用粉末涂料顶涂层。还描述了通过提供预涂底漆或预封闭的水泥基基材和施用包括粉末涂料的顶涂层制造产品的方法。
文档编号C04B41/71GK101056831SQ200580038080
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月1日 优先权日2004年11月2日
发明者L·B·布兰登布格尔, G·O·维特尔, W·G·奥德尔 申请人:威士伯资源公司