用于覆盖、填充和修复基材缺陷的可UV固化腻子组合物的制作方法

发明领域本发明涉及一种用于覆盖、填充和修复基材间隙和缺陷的腻子组合物以及将该腻子组合物施用于基材的方法。所述组合物具有改进的尺寸稳定性以及良好的施工性和填充性能。本发明还涉及用该腻子组合物填充基材间隙和缺陷的方法，所述腻子组合物的用途以及用该腻子组合物处理的基材。发明背景填充剂，如腻子组合物和厚漆，通常用于木材工业中，特别是用于建筑和家具行业中，以修复木质基材中的缺陷、损伤或瑕疵如孔眼、裂纹、节疤、划痕或擦痕，其中例如在制造工艺过程中一直必需钻孔等。当将填充剂施用于基材时所面临的一些挑战包括收缩、难以施用、不适当附着和不完全固化。填充剂都有一定程度的收缩。当固化该腻子组合物时，它经常收缩，从而影响填充水平并且随后影响木质基材的结构完整性以及美观。收缩可能要求另外的加工步骤，从而降低工艺效率。当利用填充剂时易于施用也是重要的。甚至当在自动化工业生产线中快速施用时填充物应良好填充。当施用腻子组合物，尤其是对具有更高深度剖面的木质基材中的缺陷施用腻子组合物时不完全固化是所面临的另一挑战。固化的腻子组合物还应提供良好的附着，因为它通常用其他材料层，如底漆、磁漆、清漆等涂敷。有益的是后续涂层适当地附着于固化的腻子组合物，从而没有剥落、开裂并且最终涂敷基材的完整性和美观不受影响。单体通常用于腻子中以改进组合物的砂磨性和粘度。然而，已经观察到在固化时单体也引起腻子收缩。因此，需要呈现改进的尺寸稳定性，同时保持对于施用于木质基材可接受的砂磨性和粘度的腻子。概述发明人惊人地发现99重量％或更大的固体含量、低单体重量百分数以及包括蜡(例如酰胺类)和二氧化硅的组合这三者的组合仍允许良好的施工性，同时维持更好的尺寸稳定性/更小的收缩。这些改进的性能使得该腻子更好用于修复木材缺陷。发明人还惊人地发现在腻子组合物中包括不可uv固化组分出人意料地改进固化的腻子组合物的附着，因而后续涂层可以更好地附着于该腻子组合物。这可以消除在该腻子组合物上施用后续涂层之前对其砂磨的需要。此外，包括表面固化光引发剂和全固化光引发剂改进涂层的整体固化，尤其是当填充木基材中的更深空隙时。仅使用一种类型利用紫外(uv)光的固化实现改进的固化。发明人惊人地发现使用重量比为5:1-10:1的表面固化光引发剂与全固化光引发剂的共混物导致该腻子组合物的改进固化。本公开的腻子组合物当在自动化工业生产线中施用时效果特别好，允许更快速、更成本有效的施用。当与手动施用相反在自动化涂布机上施用时，它具有优异的填充性能。在施用之后，固化的材料具有优异的尺寸稳定性、砂磨性和再涂性。由于改进的再涂性，该腻子组合物可以通过允许施涂机放弃底漆施用步骤而改善生产效率。发明人发现一种新型腻子组合物，其在固化之后得到的腻子涂层与已知的腻子涂层相比具有显著改进的尺寸稳定性、施工性、填充性、再涂性和固化。本发明在第一方面涉及一种腻子组合物，包含约6-50重量％可uv固化低聚物，约4-25重量％非反应性低聚物，约5-30重量％uv反应性单体，增量剂，约3-10重量％气相法二氧化硅，多羟基羧酸酰胺和约3-6重量％光引发剂，所述光引发剂包含表面固化光引发剂和全固化光引发剂并且其中该腻子组合物具有约99重量％或更大的固体含量。在示例性实施方案中，表面固化光引发剂与全固化光引发剂的重量比为5:1-10:1。在另一实施方案中，该表面固化光引发剂可以包含环己基苯基酮和/或该全固化光引发剂可以包含苯甲酰基氧化膦。在另一示例性实施方案中，该腻子组合物的可uv固化低聚物选自脂族或芳族尿烷、环氧或聚酯丙烯酸酯及其混合物。在另一实施方案中，该可uv固化低聚物具有的丙烯酸酯官能度等于或大于2。在一些实施方案中，该uv低聚物具有3-4个反应性基团。在另一示例性实施方案中，该uv反应性单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、新戊二醇二丙烯酸酯(npgda)、二丙二醇二丙烯酸酯(dpgda)、三丙二醇二丙烯酸酯(trpdga)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)、季戊四醇三丙烯酸酯(peta)及其混合物。在另一实施方案中，该单体具有的官能度为2-4。在另一实施方案中，该增量剂选自滑石、石膏、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡及其混合物。在额外实施方案中，该增量剂基于该腻子组合物的重量以约5-30重量％的量存在。在另一实施方案中，多羟基羧酸酰胺与气相法二氧化硅的重量比为1:10-1:4。本发明另一方面提供了一种修复基材缺陷或瑕疵的方法，包括如下步骤：a)提供该基材，b)将根据本发明第一方面的腻子组合物施用于该基材以及c)用uv辐射固化该腻子组合物。该方法可以进一步包括如下步骤：d)在基材上施用底漆以及e)在涂底漆的基材上施用磁漆。在另一实施方案中，该方法可以进一步包括在固化步骤c)之后且在步骤d)之前砂磨该基材。本发明的另一方面提供了一种完全或部分涂有根据本发明第一方面的腻子组合物的基材。附图简述当结合附图阅读时，可以由本发明某些实施方案的下列描述获得对本发明的全面理解，其中：图1为实施例1中所述涂敷工艺的每个步骤的输出图像。发明详述优选实施方案的下列描述本质上仅是示例性的并且决不意欲限制本发明、其应用或用途。除非另有明确规定，否则本文所用所有数字如表达值、范围、量或百分数的那些可以解读为好像以措辞“约”开头，即使该术语不明确出现。本文所用单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指称，除非上下文另有明确规定。例如，尽管本文提及“一个”剥离层、“一个”支持平台、“一个”溢流嘴，但可以在本发明中使用(多个)这些组件的组合。本文所用“多个”是指两个或更多个。本文所用术语“包含”和“由……组成”与“包括”或“含有”是同义词并且是包括性或开放性的，不排除额外的未列举成员、要素或方法步骤。若使用的话，短语“由……构成”是封闭的并且排除所有额外要素。此外，短语“基本由……构成”排除额外的物质要素但允许包括不会显著改变本发明性质的非物质要素。当提及任何数值范围时，该类范围应理解为包括每一个数字和/或所述范围最小值和最大值之间的分数。例如，“1-10”的范围意欲包括所有在(并且包括)所述最小值1和所述最大值10之间的子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。当以范围、优选范围、上限值、下限值或优选上下限值的形式表达量、浓度、尺寸和其他参数时，应理解的是也具体公开了可以通过将任何上限值或优选值与任何下限值或优选值组合而得到的任何范围，与上下文中是否清楚提及所得范围无关。措辞“优选的”、“优选”、“理想的是”和“特别是”及其同义词在本文中通常用来指代在某些情形下可以提供特别益处的本发明实施方案。然而，一个或多个优选、理想或特定实施方案的列举并不意味着其他实施方案没有用且并不意欲将那些其他实施方案从本发明范围内中排除。本文所用“腻子”是指一种非常粘稠的粘性面团状液体材料，其在固化之后硬化并且可以用于填充和修复基材瑕疵。应用于可辐射固化树脂和涂料组合物的术语“uv”意欲指紫外(uv)。本文所用“低聚物”是指分子量为500或更大的聚合物。本文所用“非反应性低聚物”是指不具有uv反应性基团的低聚物。本文所用术语“基材”是指对其施用涂层的母体材料或基础材料。基材例如可以包括实木、木质复合材(没有限制地包括胶合板、中密度纤维板(mdf)和含木粉复合材料)、玻璃纤维-热固性复合材料、pvc、塑料和其他非纤维素基材。本文所用“固化”和类似术语是指一种硬化或干燥材料以在基材上形成涂层的过程。本文所用所有百分数、比率和比例基于重量给出，除非另有规定。本发明涉及一种在精加工木材之前作为准备步骤在生产环境中覆盖、填充和修复木材缺陷的可辐射固化腻子组合物。惊人地发现降低单体在腻子组合物中的量并包括蜡和二氧化硅的组合在降低收缩的同时允许良好的施工性。还惊人地发现在腻子组合物中包括非反应性低聚物改进附着。发明人还惊人地发现包括表面固化光引发剂和全固化光引发剂两者导致更彻底和均匀固化的腻子组合物。根据本发明一个方面的可辐射固化腻子组合物可以包含：约6-50重量％可uv固化低聚物；约4-25重量％非反应性低聚物；约5-30重量％uv反应性单体；增量剂；约3-10重量％气相法二氧化硅；多羟基羧酸酰胺；和约3-6重量％光引发剂，所述光引发剂包含表面固化光引发剂和全固化光引发剂；以及其中该腻子组合物具有99重量％或更大的固体含量。该腻子组合物的可uv固化低聚物可以包含脂族或芳族尿烷、环氧或聚酯丙烯酸酯。在某些实施方案中，该可uv固化低聚物可以是改性的双酚a环氧二丙烯酸酯、胺改性聚醚丙烯酸酯、脂族环氧改性丙烯酸酯低聚物、脂族聚酯基尿烷二丙烯酸酯低聚物及其混合物。该可uv固化低聚物具有uv反应性基团。该可uv固化低聚物具有的官能度等于或大于2。在一些实施方案中，该可uv固化低聚物具有3-4个反应性基团。若该可uv固化低聚物的官能度太高，则该腻子组合物可能变得太脆。该腻子组合物可以包含基于该腻子组合物的重量为约6-50重量％的该可uv固化低聚物。在另一实施方案中，该腻子组合物包含约6-40重量％的该可uv固化低聚物。在再一实施方案中，该腻子组合物包含约20-40重量％的可uv固化低聚物。在另一实施方案中，该腻子组合物包含基于该腻子组合物的重量为约10重量％的可uv固化低聚物。本发明的腻子组合物还包含非反应性低聚物。非反应性低聚物可以是丙烯酸系树脂、乙烯基树脂、硝基纤维素树脂及其混合物。非反应性低聚物应在uv固化之前提供不粘薄膜。该腻子组合物可以包含基于该腻子组合物的重量为约4-25重量％的非反应性低聚物。在另一实施方案中，该腻子组合物可以包含基于该腻子组合物的重量为约12-20重量％的非反应性低聚物。非反应性低聚物影响该腻子组合物的粘合性能。发明人发现若非反应性低聚物的量太低，则在固化腻子组合物上施用的涂层不能很好地附着于固化腻子组合物的表面。还发现若非反应性低聚物的量太高，则该腻子组合物变得太粘而不能操作。该腻子组合物包含单体。该单体具有使得其呈uv反应性的丙烯酸酯骨架。该单体可以是1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)、三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)、二丙二醇二丙烯酸酯(dpgda)、三丙二醇二丙烯酸酯(trpdga)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)或季戊四醇三丙烯酸酯(peta)及其混合物。该单体具有的官能度为2-4。该腻子组合物可以包含基于该腻子组合物的重量大于约5重量％且至多约30重量％的单体。在一个实施方案中，可以使用uv反应性单体和非反应性低聚物的共混物，如用1/1重量比的反应性稀释剂1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)和三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)以约50重量％稀释的丙烯酸系聚合物。本发明的腻子组合物还包含增量剂。该增量剂可以是矿物或其他无机增量剂，如滑石、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、其他类似材料及其混合物。在一些实施方案中，该增量剂基于该腻子组合物的重量以约5-30重量％的量存在。在其他实施方案中，该增量剂基于该腻子组合物的重量以约5-20重量％或约5-10重量％的量存在。对于室内应用，更高的增量剂量改进固化腻子组合物的砂磨性。对于室外应用，更低的增量剂量改进固化腻子组合物的耐候性。本发明的腻子组合物还包含多羟基羧酸酰胺。本发明的腻子组合物还包含气相法二氧化硅。该组分用来控制粘度。气相法二氧化硅也已知为热解二氧化硅，因为它是在火焰中生产。气相法二氧化硅基于该腻子组合物的重量以约3-10重量％的量存在。在一些实施方案中，该多羟基羧酸酰胺基于该气相法二氧化硅重量含量以约10-25重量％的量存在。在其他实施方案中，该多羟基羧酸酰胺基于该气相法二氧化硅含量以约15-20重量％的量存在。发明人发现将多羟基羧酸酰胺与气相法二氧化硅的比率维持在该范围内保持粘度在易于施用的理想水平。本发明的腻子组合物包含表面固化光引发剂和全固化光引发剂。在一些实施方案中，这两种类型的光引发剂可以作为共混物使用。光引发剂的共混物可以基于该腻子组合物的重量以约3-6重量％的量存在。该共混物可以包含表面固化光引发剂与全固化光引发剂的重量比在约10:1-5:1范围内。该表面固化光引发剂可以属于环己基苯基酮类别。例如，该表面固化光引发剂可以是1-羟基环己基苯基酮，如购自igm的184光引发剂。在另一实施方案中，该表面固化光引发剂可以是2-羟基-2-甲基苯丙酮如1173或苯基乙醛酸甲酯如mbf，均购自igm。该全固化光引发剂可以属于苯甲酰基氧化膦类别。例如，该全固化光引发剂可以是二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦，如购自igm的819。在另一实施方案中，该全固化光引发剂可以是购自igm的二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。表面固化和全固化光引发剂的组合导致更彻底的固化，这在施用的腻子组合物具有更大深度剖面时，如当填充木质基材中的深表面缺陷时尤其有益。在一些实施方案中，本公开的固化腻子组合物达到99％以上的固化程度。本发明的腻子组合物还可以包含添加剂如本领域技术人员已知的消泡剂或脱气剂、分散和/或润湿剂。方法和施用本公开的腻子组合物可以施用于实木、木质复合材料(没有限制地包括胶合板、中密度纤维板(mdf)和含木粉复合材料)、玻璃纤维-热固性复合材料、pvc、塑料和其他非纤维素基材。它可以用于窗户、地板和室外成型应用的基材上。该腻子组合物可以施用于衔接涂层上以改进该腻子组合物对基材的附着。在某些方面，本公开的腻子组合物具有显著厚且平滑的稠度，这允许使用阴模将其涂抹于复杂形状的木表面上。该腻子组合物可以以小于75克/平方米的比率施用。该腻子组合物还可以以约20-30克/平方米的比率施用。该腻子组合物可以使用uv石膏设备施用。该腻子组合物可以使用uv处理器固化。该固化工艺可以使用汞或镓uv弧光灯完成。能量需求为350-450mj/cm2以产生固化腻子。固化的腻子组合物可以用常规水性苯乙烯-丙烯酸系胶乳、水性聚氨酯或聚乙烯醇基涂料、底漆和磁漆再涂。该腻子组合物在固化时可以在没有额外表面准备下涂敷或者若需要砂磨，固化的糊状物具有优异的砂磨特性。下列实施例说明本发明而不意欲以任何方式限制本发明范围。鉴于本公开，本领域熟练技术人员应理解的是可以在不背离本发明范围内下对所公开的具体实施方案作出许多改变并且仍得到类似或相似结果。实施例下面的列举显示一些用于下列实施例中的原料和成分。替换的材料或供应商可以如本领域熟练技术人员所理解的那样被替代。表1实施例1(本发明—室内应用)将下表2中实施例1所示的配制剂彻底共混，小心地将全部无机物研磨至树脂基体中，从而使用本领域的常规方法将它们完全润湿和掺入。将该材料装载到专用自动化石膏机的槽中以施用。选择适合待涂敷剖面(在这种情况下为矩形剖面)的冲模并运行机器。机器上的设置为150-220fpm，uv固化功率为350-450mj且停留时间为1-2秒。将大约35-55克/平方米的腻子组合物施用于12英寸宽×16英寸长×1英寸厚并具有至少一个可见接缝的板上。在固化之后，该剖面经历用220-320砂磨带轻微打磨并以100-120克/平方米的比率施用苯乙烯-丙烯酸系胶乳基底漆。将该材料晾干30-40秒，然后在65℃下固化120秒。然后以90-100克/平方米(gsm)的比率施用苯乙烯-丙烯酸系基水性磁漆，晾干90秒并在60℃下固化180秒。图1中的图像显示该工艺每个步骤的输出。图1显示出具有可见接缝的板试样在该工艺每个步骤时的涂敷顺序，从左至右为1)裸露木板，2)涂有实施例1的腻子组合物的板，3)涂有实施例1的腻子组合物和底漆的板，4)涂有实施例1的腻子组合物、底漆和磁漆的板。图1显示出使用一个100-120gsm的底漆涂层，板接缝不再明显，表明收缩比常见的要小。目视确定收缩。实施例1为用于室内用途的可砂磨腻子组合物，因此它具有更高的碳酸钙量。表2实施例2(本发明—室外应用)将表2中实施例2所示的配制剂彻底共混，小心地将全部无机物研磨至树脂基体中，从而使用本领域的常规方法将它们完全润湿和掺入。将该材料装载到专用自动化石膏机(购自stiles machinery of greensboro north carolina)的槽中以施用。选择适合待涂敷剖面(在这种情况下为矩形剖面)的冲模并运行机器。机器上的设置为100-200fpm，uv固化功率为350-450mj且停留时间为1-2秒。将大约35-55克/平方米的腻子施用于12英寸宽×16英寸长×1英寸厚并具有至少一个可见接缝的板上。在固化之后，该剖面经历用220-320砂磨带轻微打磨并以100-120克/平方米的比率施用苯乙烯-丙烯酸系胶乳基底漆。将该材料晾干30-40秒，然后在65℃下固化120秒。然后以90-100克/平方米的比率施用苯乙烯-丙烯酸系基水性磁漆，晾干90秒并在60℃下固化180秒。用实施例2的腻子组合物涂敷的板接缝不再明显，表明收缩比常见的要小。目视确定收缩。不像实施例1，实施例2的室外涂层不要求在施用后续涂层之前的砂磨。表3以与实施例1和2相同的方式制备下面实施例3-5的腻子组合物。实施例3(对比—没有非反应性丙烯酸系低聚物)表3中实施例3的固化腻子组合物不能用水性漆涂敷，除非在施用该水性漆之前砂磨该腻子组合物(以允许该腻子和该漆之间的机械结合)。实施例4(对比—超出所要求保护范围的非反应性丙烯酸系低聚物)表3中实施例4的固化腻子组合物在uv固化之后太粘(可能是由于大量非反应性丙烯酸系低聚物)并且不可处理。实施例5(对比—仅一种光引发剂)表3中实施例5的固化腻子组合物在其从uv光烘箱中出来时是物理干燥的，但是在具有更大深度剖面的部分中或者当涂层由于木材缺陷的尺寸而施涂得很重时，由于缺乏全固化或者过度表面固化而没有附着性。鉴于前述描述和实施例，对本领域熟练技术人员而言明了的是可以在不背离权利要求的范围下对其进行等同改性。

背景技术：

技术实现思路