专利名称：：高阳光反射率的、有色的多层组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及具有高水平的总阳光反射率(TSR)的一种有色的、多层的组合物。该组合物包括一个薄的顶部的、耐气候的层，该层具有最小量的适合用于光学掩蔽的有色颜料。
背景技术：
：来自建筑物外表面的太阳辐射能的吸收通常是不希望的，尤其是在较温暖的气候中住宅用和商用的建筑物中，因为它降低了舒适度并且增加了制冷成本。取而代之，所希望的是高的阳光反射率的外表面(具有高的TSR值的那些，如以0-100%尺度测量的)来保持太阳光下的建筑物更凉爽，并且这样降低了制冷和能量成本。国家的某些区域现在对于新的屋顶材料的最小TSR水平具有了自愿性或强制性标准。在某些情况下，这些最低的TSR水平是高达70%，意味着实际上只有通过使用白色、或非常淡色的屋顶材料才有可能达到这些标准。出于审美原因，将希望在屋顶材料中使用多种颜色，包括较暗的和较亮的颜色。关于“凉爽的屋顶涂料”的许多出版物描述了传统的智慧，即TSR特性主要是通过在顶层涂料中所使用的一种或多种颜料的反射特性决定的(参见FinishingToday杂志中出现的M.Zheng和K.Wood的一篇最近的论文)。该论文主张，通过使用基于KYNARPVDF的涂料代替常规的树脂可以获得TSR上小的改进(2%-3%的绝对值)。出乎意料地，现在已经发现可以在一种高TSR的底层上配制一种有色的顶层涂料来生产一种高TSR的、有色的组合物。这种多层的组合物可以用来涂覆建筑物的屋顶和墙壁，因此提供多种有用的颜色，同时维持高的TSR。发明概述本发明涉及一种多层组合物，该组合物包括a)—种薄的有色的顶层涂料，具有CIELab*尺度上小于70个单位的L*颜色成分值、以及小于70%的固有TSR；b)一个高TSR的底层，其中该组合物的TSR在0-100%尺度上高于50%，并且该多层组合物的TSR比该顶层涂料的固有TSR至少高出8%(绝对值)。本发明还涉及一种提供暴露的建筑物表面的方法，该建筑物表面具有一种有小于70个单位的L*值的颜色、以及高于50%的TSR值两者。发明详细说明本发明涉及作为一种结构的外层有用的一种高TSR的、有色的、多层组合物。如在此使用的，给出的色值是相对于在CIELab*尺度上的L*颜色成分的，如在0/45度几何角度、D65发光体、10度的观测器下测量的。已知白色、淡的和柔和的颜色具有非常高的L*值，典型地高于70个单位。已知较暗的颜色、以及除了黄色之外的饱和的原色具有较低的L*值。“固有的TSR”，如在此使用的，是指一种组合物在无穷大的厚度时的TSR。总阳光反射率(TSR)值是根据ASTMC1549-04测量的，并且以百分数表示。高的L*值与较高的TSR值相关这是普遍已知的。顶部层该薄的有色的顶层涂料层包含一种或多种有色颜料以及一种基质。该顶层涂料的干膜厚度是小于约200微米，优选小于约100微米，更优选小于约50微米。这种顶层涂料在近红外区域具有低水平的不透明度。低的不透明度是通过在该配制品中使用最小体积浓度的颜料而获得的。该最小的颜料体积浓度是定义为该干膜中的颜料的最低体积浓度，在处于该顶层涂料的指定的设计厚度时(该指定的设计厚度，与以升/平方厘米为单位的该顶层涂料的指定的覆盖率是数学上相关的，是由该涂料系统的配制者所确立的，考虑到了在涂料工业中熟知的不同因素，诸如要采用的涂覆方法、该涂料的使用寿命要求、以及不同的经济上的考虑)它能够实现所希望的目标颜色、并且掩蔽底层颜色。对于任何给定的配制品，除了该顶层涂料的指定的设计厚度之外，该最小的颜料体积浓度将取决于所使用的一个或多个颜料等级。总体而言，用于较高TSR的涂料(“凉爽的屋顶颜料”)的颜料等级是优选的。该颜料可以是一种或多种颜料的一个混合物。该顶层涂料层可以具有其中L*值小于70个单位、优选小于60个单位、并且更优选小于50个单位的一种颜色。该顶层涂料的固有的TSR是小于70%、优选小于60%并且更优选小于50%。该颜料均勻地分散在一种聚合物的基质中，以形成该顶层涂料组合物。该聚合物基质可以是与该颜料相容的一种热塑性或热固性聚合物。它也可以是相容的聚合物诸如氟聚合物和丙烯酸类树脂的一种混合物。有用的基质材料包括但不限于丙烯酸类树脂、氟聚合物、聚酰胺类、聚烯烃类、聚碳酸酯类、TP0、聚酯类、聚氨酯类、以及它们的混合物。优选地，该顶层涂料的基质是一种耐气候的材料，诸如基于氟聚合物的基质。在一个优选的实施方案中，该顶层涂料的基质是一种聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物或共聚物、或PVDF聚合物或共聚物与一种丙烯酸树脂的一种共混物。氟聚合物是优选的，不仅因为它们的耐气候性，而且因为已知聚偏二氟乙烯的(共)聚合物可以将TSR值在2-3%绝对值的等级上增加一个额外的小量值。虽然不受任何具体理论所限制，据信PVDF(共)聚合物的较低的折光率与具有较高折光率的聚合物基质相比导致了更高的TSR值。有用的聚合物可以通过任何聚合反应方法来制造，包括但不限于乳液、溶液、悬浮液、以及逆向的乳液聚合反应。除了该颜料和基质之外，该顶层涂料还可以包含如已知在本领域中用于一种涂料中的其他的辅助剂。这些辅助剂包括但不限于水或一种或多种溶剂、助成膜剂类、共溶剂类、分散剂类和表面活性剂类、颜料增充剂类、流动调节添加剂类、消泡剂类、增滑助剂类、UV吸收剂类、抗冲击改性剂类、交联剂类、纳米颗粒类以及生物杀虫剂类。在本发明的一个实施方案中，该顶层涂料不包含二氧化钛(Ti02)或其他白色颜料。该顶层涂料可以作为一种液体涂料在一次或多次单独的涂覆中施用，作为一种粉末涂料、或作为一种膜施用。包括一个有色层(被一个透明层覆盖)的顶层涂料构造也是本发明的另一个实施方案。一个或多个底层该顶层涂料被置于至少一个底层上。典型地，该底层是在一个基底上的高TSR的底漆层(或底层涂料)，尽管在一个高TSR的基底上不需要底漆层，在这种情况下该基底自身作为底层起作用。这个或这些底层的TSR是高于50%、优选高于60%、更优选高于70%、并且甚至更优选地高于75%。该底漆层或底层涂料(若存在的话)是一种热固性或热塑性聚合物材料。有用的底漆层材料的实例包括但不限于环氧树脂材料、聚酯类、丙烯酸类树脂、氯化的聚烯烃类、醇酸树脂类、聚氨酯类、氟聚合物、以及这些树脂的共混物。耐气候的底漆层材料诸如丙烯酸类树脂和氟聚合物是优选的。典型地，该底漆层是白色的、或非常淡色的。在一个实施方案中，该高TSR的白色是通过使用高水平的白色颜料，诸如二氧化钛、氧化锌或硫酸钡来提供的。为实现高的底层TSR所要求的底漆层的厚度是取决于所使用的颜料体积浓度、连同下面的基底的TSR水平。典型地，实际上，该底漆层厚度将由该涂料系统所要求的其他性能要求来决定，如在涂料工业中已知的，并且该底漆的颜料水平将相应地进行调整以获得所要求的高的底层TSR。该底漆层大致为至少25微米厚，优选至少100微米厚，并且更优选至少200微米厚。该底漆层可以分一次、或分几次以单独的涂料涂覆来施用。该底漆层和顶层涂料层可以在单一的或多个层中通过本领域中已知的方法施用在该基底上，这些方法包括但不限于通过刷子、辊、橡皮滚子、泡沫涂布机、帘幕涂覆、真空涂覆、喷洒、挤出、粉末涂覆、以及薄膜层合来涂覆。这种完整的多层组合物的TSR是高于50%、优选高于60%、并且更优选地高于70%，而该多层组合物的颜色和L*值与该顶层涂料层的是基本上相同的，其中L*值小于70个单位、优选小于60个单位、并且更优选小于50个单位。通过“基本上相同的”意指L*值是+/-5个单位、并且优选地是+/_3个单位。该基底层形成了该多层的高TSR的组合物的一个支撑层。假如该基底层的TSR是足够高的，则可以不需要底漆层。有用的基底层包括但不限于砖、石料、陶制品、石板、混凝土、水泥性材料类、纤维水泥、刚性和柔性的聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯泡沫、浙青、矿物材料类、热塑性聚烯烃类(TPO)、以及EPDM。该多层组合物的TSR比该顶层涂料的固有TSR至少高出8%(绝对值)、优选至少高出10%(绝对值)、更优选至少高出15%(绝对值)、并且甚至更优选至少高出20%(绝对值)。有可能的是该顶层涂料的颜色与该基底层的衍生可能是基本相同的。确实，本发明的一个优点在于该顶层涂料的外观可以模拟底漆的外观，而该多层组合物提供了高的TSR(比单独的底漆高很多)。另外，该多层组合物提供了其他的益处，诸如提高的耐气候性、以及改进的障碍特性和耐水性。在一个实施方案中，一个陶制品的有色底漆层/顶层涂料可以置于一个陶制品的有色基底诸如一种混凝土或纤维水泥的屋顶瓦之上。或者可以用一种砖着色的组合物来涂覆砖以便以实质性更高的TSR提供砖颜色的外观。在一个实施方案中，用一种白色底漆在一次或几次涂覆中涂覆一个基底，该白色底漆是基于一种弹性体的丙烯酸树脂、并且在干的涂料膜中包含大约15至20体积百分比的金红石TiO2、与任选地其他颜料增充剂一起，该底漆的总的干膜厚度为至少200微米(8密尔)。这一底漆层涂覆有基于一种聚偏二氟乙烯树脂的一种有色的顶层涂料。一种有用的基于聚偏二氟乙烯的顶层涂料的一个实例是一种主要基于KYNARAQUATECRC-10206乳液(ArkemaInc.)、并且包含小于约12体积百分比的矿物氧化物颜料的涂料。该颜料可以是一种“凉爽屋顶”型的颜料、或者一种氧化铁颜料。更优选地，该顶层涂料包含小于约6体积百分比的颜料。最佳的顶层涂料厚度为1至2密尔(25至50微米)的干膜厚度。在另一个实施方案中，使用一种丙烯酸乳胶液代替KYNARAQUATECRC-10206乳液。另一个实施方案将使用一种顶层涂料，该顶层涂料具有高TSR的有机颜料，诸如二萘嵌苯黑色颜料、或一种或多种半透明的颜料诸如透明的氧化铁。实例实例A-白色颜料研磨物将以下组分组合在-reading)大于7台Cowles型的高速分散机中合并至亥格曼读数(Hegmarm物水DISPERBYK180(BykChemie)氨TEG0F0AMEX810(Evonik)51.lg4.7g0.lg0.4gTRITONCF-10(DowChemicals)1.9gTIPURER-960(DuPont)(Ti02)189g实例B-氟聚合物透明涂层用一种桨式叶轮将以下成分进行共混KYNARAQUATECRC-10206氟聚合物乳胶液(ArkemaInc.)二丙二醇甲醚ACRYS0LRM-8ff(Rohm禾口Haas)氨实例C-白色的底层涂料用一种桨式叶轮使将以下成分进混合氟聚合物透明涂层B707g白色颜料研磨物A247gSancure815(Noveon)230g645g47g16g12gSTR0DEXPK-0V0C(Dexter)16g4gBYK346(Bykchemie)实例D-I其他的颜料研磨物根据颜料研磨物A的配方、通过用以下颜料代替Ti02颜料来制备其他的颜料研磨颜料研磨物D-绿色颜料研磨物E-棕色颜料研磨物F-棕色颜料研磨物G-绿蓝色GE0DE(R)V-12560(Ferro,Inc.)GEODE(R)10364(Ferro,Inc.)GE0DEV-10117(Ferro,Inc.)SHEPHERD187B(ShepherdColorCo.)颜料研磨物H-红色氧化铁氧化铁颜料R03097(石棉)颜料研磨物I-红色GE0DE*V-13810(Ferro,Inc.)实例J-顶层涂料的树脂基础用一种桨式叶轮将以下成分进行混合KYNARAQatecRC-10206氟聚合物乳胶液(ArkemaInc.)1903g二丙二醇甲醚137gRH0PLEX2438乳液(Rohm和Haas)457gSTR0DEXPK-0V0C(Dexter,Inc.)ACRYS0LRM-8ff(Rohm禾口Haas)BYK346(BykChemie)实例J-顶层涂料的配方grog164lig用一种桨式叶轮将以下成分进行混合以形成顶层涂料K-T，如表1中所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在表1中，PVC=颜料体积浓度，干的涂料膜中的颜料的体积百分数。实例1-13涂覆的基底在以下实例1至13中，用白色的底层涂料C涂覆这些基底，至1.2至1.5密尔的平均干膜厚度。测量该基底加底层涂料的TSR，然后施用该顶层涂料至1.2至1.5密尔的平均干膜厚度。对于各个顶层涂料，通过用相同的颜料研磨物制造处于最大实际颜料水平的顶层涂料来评估其固有的TSR，例如对于实例4，制备40%的颜料体积浓度的涂料(40PVC的棕色顶层涂料S)并且该固有TSR是这一涂料以至少1.2密尔的干膜厚度施用在相同基底、或一个TSR更低的基底上的TSR值。在实例11至13中，没有使用白色的底层涂料。通过单独的白色的砂石膏混凝土来提供该底层。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>底层的TSR=(基底加底层涂料，若有的话)TSR值是使用一个D&S反射计根据ASTMC-1549-04获得的。L*值是根据CIELAB10度/D65发光体使用HunterLabLabScanSE装置测量的。匪=未测量的权利要求一种多层组合物，包括a)一个薄的顶层涂料层，该涂料层具有小于70个单位的L*值、以及小于70％的固有的总阳光反射率(TSR)值；b)至少一个底层，其中这个或这些底层一起的TSR是大于60％；其中该多层组合物的L*值和颜色与该顶层涂料层的对应值是基本上相同的，并且其中该多层组合物的TSR是与该顶层涂料的固有的TSR相比至少高出8％(绝对值)。2.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该顶层涂料层的L*值是小于60个单位。3.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该顶层涂料层的L*值是小于50个单位。4.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该顶层涂料层的TSR值是小于60%。5.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该顶层涂料层的TSR值是小于50%。6.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该顶层涂料的聚合物基质包括一种氟聚合物。7.如权利要求6所述的多层组合物，其中，该顶层涂料的聚合物基质包括至少50重量百分比的聚偏乙烯聚合物或共聚物。8.如权利要求1所述的多层组合物，其中，这整个多层组合物的TSR是高于50%。9.如权利要求1所述的多层组合物，其中，这整个多层组合物的TSR是高于70%。10.如权利要求1所述的多层组合物，包括一个顶层涂料层、一个底漆层以及一个基底层。11.如权利要求10所述的多层组合物，其中，该底漆层包括一种丙烯酸的聚合物或共聚物。12.如权利要求10所述的多层组合物，其中，所述底漆层在厚度上为至少25微米。13.如权利要求12所述的多层组合物，其中，所述底漆层在厚度上为至少100微米。14.如权利要求1所述的多层组合物，其中，该底层包括砖、石料、陶制品、石板、混凝土、水泥性材料类、纤维水泥、刚性和柔性的聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯泡沫、浙青、矿物材料类、或热塑性聚烯烃类(TP0)。15.一种用于提供高TSR的材料的方法，包括以下步骤a)用一种高TSR的底漆层来涂覆一个基底，该底漆层具有高于60%的TSR，b)用一个薄顶层涂料层来涂覆所述底漆层，该顶层涂料层具有小于70个单位的L*值、以及小于70%的固有的总阳光反射率(TSR)值；其中该多层组合物的L*值和颜色与该顶层涂料层的对应值是基本上相同的，并且其中该多层组合物的TSR是高于50%，并且该多层组合物的TSR与该顶层涂料的固有的TSR相比至少高出8%(绝对值)。全文摘要本发明涉及具有高水平的总阳光反射率(TSR)的一种有色的、多层的组合物。该组合物包括一个薄的顶部的、耐气候的层，该层具有最小量的适合用于光学掩蔽的有色颜料。在一个实施方案中，将具有百分之12的处于一种KYNARAQUATEC乳液(ArkemaInc.)中的有色(非白色)颜料的着色顶层涂料置于在基底上的一种白色的弹性体的丙烯酸的底漆上以生产具有高于70％的TSR的一种有色的多层组合物。文档编号B32B27/00GK101827704SQ200880112440公开日2010年9月8日申请日期2008年10月3日优先权日2007年10月18日发明者J·K·皮特赛姆,K·A·伍德申请人:阿科玛股份有限公司