专利名称：Uvv可固化的涂料组合物和使用其来涂覆地板和其他基材的方法
技术领域：
本发明涉及辐射可固化的组合物，其用于涂覆基材，更具体地，涉及用于地板和其他应用场合的紫外线(UV)V光谱的发光二极管(LED)可固化涂料。
背景技术：
辐射可固化的涂料，诸如UV可固化的涂料，被用于各种类型的基材来增强它们的耐久性和饰面。这些辐射可固化的涂料典型地是树脂、低聚物、和单体的混合物，其在施涂到基材之后可以进行辐射固化。该辐射固化将树脂、单体和低聚物进行聚合和/或交联，来生产高光泽或者低光泽的涂层，其具有所需要的性能，包括磨蚀和耐化学品性能。该类型的辐射可固化涂料通常被称为外涂层或耐磨层，并且被用于，例如，各种各样的室内地板应用场合，诸如在亚麻油毡，硬木，弹性模片，和砖铺地板上。目前的UV可固化涂料被设计通过普通的UV灯进行固化，诸如汞弧灯或微波驱动的无电极汞灯，其发射最强波长为UVA范围的315-400nm，其在低于315nm的波长范围也有发射。与UV灯相比，UVVLED发射最强波长辐射为UVV范围的400到450nm。另外地，UVV LED不会产生臭氧，其具有75%较少的电力消耗，不会在基材上发射红外(IR)热量，具有远远更长的寿命(15，000+小时，对比汞灯泡的1，500小时)，并且能够即刻开关。然而，因为目前UV可固化的地板涂料被设计来通过普通UV灯发射的UVA范围的 315-400nm光来进行固化，已知的UV可固化的地板涂料不能通过UVV辐射进行固化，因此无法获得UVV LED所实现的优势。这因此将是令人希望的，来获得一种用于基材的辐射可固化涂料，其能够通过UVV 范围的400到450nm的UVV LED进行固化。发明概述示例性实施方案涉及能够用UVV光谱(即，发射最强波长为400到450nm之间) 辐射进行固化的组合物，以形成用于室内地板和其它基材的涂层。根据一个实施方案，公开了一种制造涂覆的基材的方法。该方法包括用涂料组合物涂覆基材，其中组合物包括(a)树脂和(b)光引发剂，组合物可通过UVV范围的400到 450nm的辐射进行固化。该方法进一步包括将涂覆后的基材置于最强波长在UVV范围的400 到450nm的辐射下进行固化。根据另一个实施方案，公开了一种制造室内地板产品的方法，其包括用涂料组合物涂覆基材，其中组合物包括(a)树脂和(b)光引发剂，其中组合物具有低于有效量的颜料，并可用UVV辐射进行固化。该方法进一步包括将涂覆后的基材置于LED产生的最强波长在UVV范围的400到450nm的辐射下进行固化。
根据又一个实施方案，公开了一种UVV可固化组合物，其包含(a)树脂和(b)光引发剂，其中组合物具有低于有效量的颜料，并且可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。在一些实施方案中，树脂选自由丙烯酸酯聚氨酯树脂，丙烯酸酯聚酯树脂， 以及它们的组合所组成的组。在其它实施方案中，在多元醇交联剂存在下，树脂选自如下组成的组乙烯基醚树脂，环氧树脂，和它们的组合。根据又一个实施方案，地板覆盖材料包括由UVV可固化组合物形成的耐磨层，其中UVV可固化组合物包括(a)树脂，和(b)光引发剂，所述(a)树脂选自如下组成的组丙烯酸酯聚氨酯树脂，丙烯酸酯聚酯树脂，以及它们的组合，其中组合物具有低于有效量的颜料，并可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。根据又一个实施方案，地板覆盖材料包括由UVV可固化组合物形成的耐磨层，其中UVV可固化组合物包括(a)树脂，(b)多元醇交联剂，(c)阳离子光引发剂和(d)光敏剂， 所述(a)树脂选自如下组成的组乙烯基醚树脂，环氧树脂，以及它们的组合，其中组合物具有低于有效量的颜料，并可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。特定实施方案的一个优势在于，可通过UVV LED辐射进行固化的组合物能够在不生成臭氧，降低电力消耗的情况下进行固化，并且底下的基材不会吸收顶热量。另一个优势在于，特定组合物的光泽可以基于固化条件来进行控制，使得能够使用相同的配方组合物来生产高光泽或者低光泽的涂层。另一个优势在于，UVV辐射的使用允许添加特定的添加剂，所述添加剂具有高用量的UV阻碍试剂，其通常在使用常规UVA辐射时阻碍了 UV固化。在特定实施方案中，组合物没有颜料或者仅有极少颜料来获得透明涂层。在其它实施方案中，可加入有效量的颜料到组合物中来形成颜料涂层。在这些使用了颜料的实施方案中，还包括了光敏剂。本发明的其它特征和优点将通过下文示例性实施方案的更详细说明来变得明显， 所述示例性实施方案通过实施例的方式来说明本发明的精神。附图简述
图1根据示例性实施方案，显示了一个封口器工具(seam sealer)。实施方案的详细说明实施方案涉及了辐射可固化涂料，诸如UVV LED可固化的涂料，其可施涂到基材上，并且通过将该可固化涂料置于最强波长为UVV范围的400-450nm的UVV LED辐射来固化成透明的或者着色的耐磨层或外涂层。一般地，该涂料作为溶剂基或者水性基配方组合物来生产，其包含树脂和光引发齐U，其中组合物可通过最强波长为UVV范围的400-450nm的辐射来进行固化。也就是说，该弓丨发剂是通过UVV辐射来进行活化的，或者备选地，与导致UVV辐射固化的一种或者多种其他组分一起存在。该光引发剂典型地是自由基光引发剂，但在一些实施方案中也可以是阳离子引发剂。在其中该自由基光引发剂不是通过暴露在UVV辐射下进行本身活化的实施方案中，可以使用胺增效剂，同时也可将阳离子引发剂与光敏剂一起使用来通过UVV辐射来实现活化。固化的其它方法包括硫醇烯-丙烯酸酯聚合，氧化干燥，以及包括这些方法的各种组合，条件是使用通过暴露于UVV辐射进行活化的引发剂。涂料组合物可进一步包括一种或多种活性稀释剂；典型地该活性稀释剂是丙烯酸酯。其它任选的成分包括一种或多种包括在组合物中的添加剂。示例性添加剂包括胺增效剂；表面活性剂；消光剂(有机的和/或无机的)；抗磨填料诸如氧化铝；UV阻碍剂；填料诸如滑石，石灰石，木材和壳粉；纤维；流变控制添加剂；和任何本领域已知的可与UV可固化涂料一起使用的其它添加剂。涂料组合物优选包含低于有效量的颜料，以便生产固化之后透明的涂层。然而，颜料的使用不是禁止的，也可使用来产生着色涂层。可与已知的UV可固化涂料一起使用的任何颜料或染料均可使用，条件是该颜料或染料不会影响涂料通过UVV辐射进行固化的能力。应被领会的是，具有颜料或染料或其它添加剂的组合物也许相比于没有颜料或染料的涂料，具有不同的固化性能。在使用了颜料或染料的实施方案中，与颜料或染料一起，使用了光敏剂。示例性的光敏剂包括，但不限于，例如，异丙基噻吨酮和1-氯-4-丙氧基-噻吨酮。组合物含有至多约99wt%的树脂，和约到约10wt%的光引发剂，更典型地约到约3wt%的光引发剂。当使用了活性稀释剂时，其用量为组合物的约0. 到约90wt%之间，更典型地约5wt%到约70wt%之间。任何添加剂的用量为组合物的至多约 30wt%。该确定的重量百分数与配制组合物的水或溶剂无关。如果材料要被配制为具有油灰或浆料的稠度，应被领会的是，例如，可以提供更多的填料用量。根据一个实施方案，该辐射可固化涂料的树脂选自如下组成的组聚氨酯丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯及它们的组合。该聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯可根据如下文献公开的程序进行制备，例如美国专利5，719，227，5，003，026和5，543，232，它们在此全文引入作为参考。根据另一实施方案，当该辐射可固化涂料的树脂是聚氨酯丙烯酸酯和/或聚酯丙烯酸酯的时候，还优选使用丙烯酸酯活性稀释剂，如果涂料要被用于地板应用场合。示例性的丙烯酸酯活性稀释剂包括，但不限于，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸异冰片基酯，异癸基(甲基)丙烯酸酯，己二醇二(甲基)丙烯酸酯，N-乙烯基甲酰胺，四甘醇(甲基)丙烯酸酯，三丙二醇(甲基)丙烯酸酯，新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化新戊二醇二 (甲基)丙烯酸酯，丙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化或丙氧基化三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯， 季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯和它们的组合。在另一实施方案中，涂料组合物的树脂包括乙烯基醚树脂和/或环氧树脂，以及与多元醇交联剂的结合。示例性的乙烯基醚树脂包括，但不限于，1，4_ 丁二醇二乙烯醚，二乙二醇二乙烯醚，三乙二醇二乙烯醚，正丁基乙烯基醚，叔丁基乙烯基醚，环己基乙烯基醚， 十二烷基乙烯基醚，十八烷基乙烯基醚，三羟甲基丙烷二烯丙基醚，烯丙基季戊四醇，和三羟甲基丙烷单烯丙基醚。示例性环氧树脂包括，但不限于，3，4_环氧基环己基甲基-3，4_环氧基环己烷羧酸酯；双-(3，4-环氧基环己基)己二酸酯，3-乙基-3-羟基-甲基-氧杂环丁烷；1，4- 丁二醇二缩水甘油醚；1，6_己二醇二缩水甘油醚；乙二醇二缩水甘油醚；聚丙二醇二缩水甘油醚；聚二醇二缩水甘油醚；丙氧基化甘油三环氧丙醚；新癸酸的单缩水甘油酯；环氧化大豆油；环氧化亚麻子油；环氧化聚丁二烯树脂，以及它们的组合。合适的多元醇交联剂包括，例如，二甘醇；新戊二醇；甘油；三羟甲基丙烷；聚醚多醇，诸如聚四亚甲基醚二醇；聚酯多元醇，诸如己内酯二醇和己内酯三醇；脂族聚酯多元醇，其源自二酸和/或二醇；和它们的组合。在该多元醇是脂族聚酯多元醇的情况下，可能希望的是，使用生物基的多元醇，其中用来制造聚酯多元醇的该二酸和二醇源自可再生资源，例如，源自玉米，甘蔗，植物油等等。可用于形成生物基多元醇的示例性生物基化合物包括癸二酸，琥珀酸，柠檬酸，壬二酸， 富马酸，乳酸，1,3-丙二醇，1,4- 丁二醇，和甘油。表IA显示了可以与示例性实施方案一起使用的一些生物基脂族聚酯多元醇配方的一些实例。生物基材料是有机材料，其含有源自生物质的非化石碳，诸如植物，农作物，木质废弃物，动物废料，脂肪，和油类。通过生物质工艺方法而形成的生物基材料具有与化石燃料产生的那些不同的放射性C14特征。因为该生物基材料是含有源自生物质的非化石碳的有机材料，所以该生物基材料可以不需要必须100%地源自生物质。一般地，在生物基材料中的生物基含量为材料或产物中生物基碳的量相比于在材料或产品中总有机碳的重量(质量)份数或重量(质量)百分数。 ASTMD6866(2005)描述了测定生物基含量的测试方法。在表IA中，对于获得的聚酯树脂，计算了理论生物基含量。
权利要求
1.制造涂覆的基材的方法，其包括用涂料组合物涂覆基材，其中组合物包括(a)树脂和(b)光引发剂，组合物可通过具有 UVV范围的400到450nm的最强波长的辐射进行固化；并且将涂覆后的基材置于最强波长在UVV范围的400到450nm的辐射下固化涂层。
2.权利要求1的方法，其中树脂选自由如下组成的组丙烯酸酯聚氨酯树脂，丙烯酸酯聚酯树脂，以及它们的组合。
3.权利要求1的方法，其中在涂覆基材的步骤中的涂料组合物进一步包含多元醇交联齐U，并且其中光引发剂是阳离子引发剂。
4.权利要求3的方法，其中树脂选自由如下组成的组乙烯基醚树脂，环氧化物树脂， 和它们的组合。
5.权利要求3的方法，其中多元醇交联剂是生物基多元醇交联剂。
6.权利要求5的方法，其中树脂选自如下组成的组(甲基)丙烯酸酯低聚物，(甲基) 丙烯酸酯单体，N-乙烯基酰胺，马来酸酯，富马酸酯，环氧化物树脂，乙烯基醚，乙烯基酯，烯丙基醚，烯丙酯，乙烯基芳族烃，马来酰亚胺及其衍生物，环氧树脂，丙烯基醚，氧杂环丁烷类，内酯，硫醇类，不饱和聚酯，不饱和脂肪酸，不饱和油类，不饱和蜡，和它们的组合。
7.权利要求1的方法，其中组合物具有低于有效量的颜料。
8.权利要求1的方法，其中组合物包含光敏剂和有效量的颜料。
9.权利要求1的方法，其中基材是地板。
10.权利要求1的方法，进一步包括控制涂敷基材的光泽，其通过对选自如下组成的组中的至少一个因素进行控制(a)在施涂到表面的组合物中的消光剂量，(b)固化时，施加到涂覆表面的功率量，和(c)在固化时，涂覆表面的温度。
11.权利要求1的方法，其中组合物进一步包含通过不同于UVV辐射的UV辐射进行活化的第二光引发剂，其中固化步骤包括将涂覆的基材置于最强波长在UVV范围的400到 450nm的辐射下，并且进一步包含将涂覆的基材置于活化第二光引发剂的范围的UV辐射下。
12.制造地板产品的方法，包括用涂料组合物涂覆基材，其中组合物包括(a)树脂和 (b)光引发剂，其中组合物具有低于有效量的颜料，并可用UVV辐射进行固化；将涂覆后的基材置于LED产生的最强波长在UVV范围的400到450nm的辐射下来固化涂层。<
13.权利要求12的方法，其中基材是地板，并选自如下组成的组片材，片瓦，层压材料，软木，竹材，陶瓷，加工过的木材和硬质木材。
14.权利要求12的方法，其中基材是薄膜，其中该方法进一步包括在固化涂层的步骤之后，将薄膜层压到地板上。
15.UVV可固化组合物，其包含(a)树脂和(b)光引发剂，其中组合物具有低于有效量的颜料，并且组合物可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。
16.权利要求15的UVV可固化组合物，其中光引发剂是自由基引发剂。
17.权利要求16的UVV可固化组合物，其中组合物进一步包含胺增效剂。
18.权利要求15的UVV可固化组合物，其中光引发剂是阳离子类型的光引发剂，组合物进一步包含光敏剂。
19.权利要求18的UVV可固化组合物，其中光敏剂选自如下组成的组异丙基噻吨酮，1-氯-4-丙氧基-噻吨酮，2,4- 二乙基噻吨酮和2-氯代噻吨酮。
20.权利要求18的UVV可固化组合物，其中阳离子类型的光引发剂是碘银盐或锍盐。
21.权利要求15的UVV可固化组合物，其中树脂是衍生自植物油反应物和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯稀释剂的丙烯酸酯聚氨酯树脂。
22.权利要求21的UVV可固化组合物，其中植物油反应物选自由蓖麻油多元醇和大豆油多元醇组成的组。
23.权利要求21的UVV可固化组合物，其中三羟甲基丙烷三丙烯酸酯稀释剂是乙氧基化的。
24.权利要求15的UVV可固化组合物，其中树脂选自由丙烯酸酯聚氨酯树脂、丙烯酸酯聚酯树脂和它们的组合所组成的组。
25.权利要求15的UVV可固化组合物，其进一步包含多元醇交联剂，其中光引发剂是阳离子引发剂。
26.权利要求25的UVV可固化组合物，其中树脂选自由如下组成的组乙烯基醚树脂， 环氧化物树脂，和它们的组合。
27.地板覆盖材料，其包含UVV可固化组合物形成的耐磨层，其中UVV可固化组合物包含(a)树脂，其选自如下组成的组丙烯酸酯聚氨酯树脂，丙烯酸酯聚酯树脂，和它们的组合，以及(b)光引发剂，其中组合物具有低于有效量的颜料，并可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。
28.权利要求27的地板覆盖材料，其中光引发剂选自自由基引发剂和阳离子引发剂组成的组。
29.权利要求观的地板覆盖材料，其中光引发剂是自由基引发剂，并且组合物包含胺增效剂。
30.权利要求观的地板覆盖材料，其中光引发剂是阳离子引发剂，并且组合物包含光敏剂。
31.权利要求27的地板覆盖材料，其进一步包含反应活性稀释剂。
32.权利要求27的地板覆盖材料，其中树脂是衍生自植物油反应物和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯稀释剂的丙烯酸酯聚氨酯树脂。
33.权利要求32的地板覆盖材料，其中植物油反应物选自由蓖麻油多元醇和大豆油多元醇组成的组。
34.权利要求32的地板覆盖材料，其中三羟甲基丙烷三丙烯酸酯稀释剂是乙氧基化的。
35.权利要求33的地板覆盖材料，其进一步包含光敏剂，所述光敏剂选自如下组成的组异丙基噻吨酮，1-氯-4-丙氧基-噻吨酮，2,4- 二乙基噻吨酮和2-氯代噻吨酮。
36.权利要求观的地板覆盖材料，其中阳离子类型的光引发剂是碘银盐或锍盐。
37.地板覆盖材料，其包含由UVV可固化组合物形成的耐磨层，其中UVV可固化组合物包括(a)树脂，(b)多元醇交联剂，(c)阳离子光引发剂和(d)光敏剂，所述(a)树脂选自如下组成的组乙烯基醚树脂，环氧化物树脂，以及它们的组合，其中组合物可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化，并具有低于有效量的颜料。
38.权利要求37的地板覆盖材料，其中多元醇交联剂是生物基多元醇交联剂。
39.封口器工具，其包括框架；固定在框架上的容器，所述容器装有可固化组合物，容器具有施涂器来通过施涂器施涂组合物到基材表面，组合物包含树脂和光引发剂；固定在框架上的灯组件，灯组件具有辐射源来固化基材表面上的施涂后的可固化组合物；以及传输机构，设置其以在使用工具时，使灯组件与基材表面的高度保持恒定。
40.权利要求39的封口器工具，其中灯组件相对于工具是可调节的，以便改变灯组件距离基材表面的高度。
41.权利要求39的封口器工具，其中灯组件包含UVVLED。
42.权利要求39的封口器工具，其中传输机构包含至少一个辊。
全文摘要
包含耐磨层的地板覆盖材料，所述耐磨层包括树脂和光引发剂，其中耐磨层的组合物可通过最强波长在UVV范围的400-450nm的辐射进行固化。耐磨层的光泽度可通过控制如下因素来进行控制在施涂到表面的组合物中的消光剂量、固化时施加到涂覆表面的功率量、和将涂覆表面置于UVV辐射下时涂覆表面的温度。
文档编号C08G18/00GK102459381SQ201080027491
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者J·S·罗丝, L·W·莱宁格, S·梦露, 田东 申请人:阿姆斯特郎世界工业公司