專利名稱：用于面板的不含甲醛的涂料的制作方法
用于面板的不含甲醛的涂料
背景技術：
本發(fā)明涉及用于賦予面板抗下垂作用的聚合物或可聚合的不含甲醛的材料，這些面板是例如纖維面板以及吸音板，如天花板貼磚。吸音板(或貼磚)是特別設計的系統，這些系統旨在通過吸收室內空間(如房間、過道、會議廳，等等)中的聲音和/或者減少其中的聲音傳播來改進吸音。盡管存在眾多類型的吸音板，但是例如像在美國專利號1，769, 519中所披露的常見種類的吸音板總體上是由礦棉纖維、填充劑類、著色劑類、以及一種粘合劑構成的。除多種其他物質之外，這些材料可以用于提供具有所希望的聲學特性以及其他特性(如顏色以及外觀)的吸音板。為了制備面板，將由纖維、填充劑類、增量劑類、粘合劑類、水、表面活性劑類、以及 其他添加劑的一種選定的組合進行組合以便形成一種漿料并且進行加工。纖維素纖維典型地是處于再生新聞紙的形式。增量劑典型地是膨脹珍珠巖。填充劑類可以包括粘土、碳酸鈣、或者硫酸鈣。粘合劑類可以包括淀粉、乳膠液、以及重新構成的、交聯在一起的紙產品以便產生一種粘合系統，該粘合系統有助于將所有的成分鎖入一種希望的結構性的基體中。有機粘合劑類(如淀粉)經常是為該面板提供結構性粘合的主要組分。淀粉是優(yōu)選的有機粘合劑，因為除其他原因之外，它是相對廉價的。例如，包含新聞紙、礦棉、以及珍珠巖的面板可以在淀粉的幫助下經濟地粘結在一起。淀粉向面板結構賦予了強度和耐久性兩者，但是對于由濕氣引起的問題是敏感的。濕氣可以引起面板軟化和下垂，這在天花板中是難看的并且可以導致面板的衰弱。一種用于應對由面板中的濕氣所致問題的方法是用一種具有或不具有脲甲醛組分的、基于三聚氰胺甲醛樹脂的涂料來背面涂覆這些面板。當這樣一種基于甲醛樹脂的涂層暴露于濕氣或者潮濕中時，它趨向于抵抗起因于向下弛垂運動的、背表面上的壓縮力。當進行適當地固化時，固化的三聚氰胺甲醛樹脂具有一種剛性并且脆性的交聯結構。這種剛性結構所起的作用是抵抗起因于向下弛垂運動的、背表面上的壓縮力。然而，甲醛樹脂趨向于散發(fā)一種已知的環(huán)境刺激物甲醛。為了減少甲醛的散發(fā)，已經加入了甲醛反應性材料(如脲)以便清除游離甲醛。不幸的是，此類小分子清除劑將甲醛樹脂的反應性基團端封，這阻止發(fā)生顯著水平的交聯。其結果是，從未形成特征性的高度交聯的聚合物結構。所形成的涂層薄弱并且將不會抵抗下垂。盡管存在多種歸類為低揮發(fā)性有機化學品(VOC)散發(fā)體的可商購的吸音板產品，但是由于在這些面板中使用的多種不同的甲醛散發(fā)性組分的存在，這些產品散發(fā)出可檢出水平的甲醛。盡管在制造過程中的熱暴露過程中所產生的甲醛散發(fā)可以被排入煙 或者熱氧化器中，但是所生成的產品將仍然包含殘余甲醛，該甲醛在安裝時散發(fā)。在安裝了吸音板的地方(如公共建筑，包括學校、保健設施、或者辦公建筑)的那些位置，甲醛散發(fā)的減少或者此類散發(fā)的消除將提供改進的室內空氣質量。所需要的是能夠抵消這些面板的濕氣敏感性而不散發(fā)出環(huán)境刺激物的一種涂料。發(fā)明簡要概述
本發(fā)明提供了用于在涂覆吸音板中使用的一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物。該涂料組合物包括(i) 一種組合物，該組合物包括(a)包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類的一種多元酸共聚物，(b)帶有至少兩個羥基基團的一種含羥基基團的化合物，以及(C) 一種含磷的催化劑；以及(ii)硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量，其中所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。本發(fā)明進一步提供了一種涂覆的面板，包括(a) —塊面板，該面板具有一個背襯側以及一個相反的飾面?zhèn)?；以?b) —種不含甲醛的涂覆層，該涂覆層是由該面板的背襯側來支持的，該涂覆層包括(i) 一種組合物，該組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類，(b)作為一種獨立化合物的一種帶有至少兩個羥基基團的含羥基基團的化合物，以及(c) 一種含磷的催化劑；以及( )硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量，其中，所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。 本發(fā)明進一步提供了一種對面板進行涂覆的方法，包括(i)提供一塊面板，該面板具有一個背襯側以及一個相反的飾面?zhèn)?；以?ii)將包括以下各項的一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物直接或間接地施加到該面板的背襯側上，該涂料組合物包括(a) —種組合物，該組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類；(b)作為一種獨立化合物的一種帶有至少兩個羥基基團的含羥基基團的化合物；以及(c) 一種含磷的催化劑；以及(b)硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt.%的總堿含量，其中，所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。附圖
中幾個視圖的簡要說明圖I示意性地展示了根據本發(fā)明的一個實施方案的具有背面涂層的一個涂覆的面板的透視圖。發(fā)明詳細說明本發(fā)明是針對一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物，該涂料組合物包括一種組合物以及一種硅鋁酸鈣粉末。這種組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類，(b)帶有至少兩個羥基基團的一種含羥基基團的化合物，以及(C) 一種含磷的催化劑；以及(ii)硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量，其中所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。本發(fā)明是至少部分地基于一種可固化的涂料組合物的出人意料并且意外的發(fā)現而推斷出的，該涂料組合物幫助賦予面板強度和抗下垂作用(在面板中具有特殊應用)、是不含甲醛的。諸位發(fā)明人已經發(fā)現，在表面處理中使用的某些聚合物粘合劑以及背面涂層固有地包含、釋放、散發(fā)或者產生甲醛。此外，添加劑類，例如在表面處理以及背面涂層中所包括的濕態(tài)的防腐劑類或者殺生物劑類也可以釋放、散發(fā)、或者產生可檢出并且可量化水平的甲醛。因此，盡管甲醛可能不是如用于吸音板中的聚合物粘合劑或者殺生物劑的組分，諸位發(fā)明人已經出人意料地發(fā)現，出于諸多原因(包括例如聚合物粘合劑和/或殺生物劑的降解)該面板仍然可能釋放、散發(fā)、或者產生甲醛。有利的是，本發(fā)明提供了一種涂料，這種涂料提供了足夠的剛性來賦予強度并且避免下垂，而同時避免甲醛散發(fā)，由此改進室內
空氣質量。本發(fā)明的涂料組合物適合用于涂覆一塊板、如一塊纖維面板(例如一種吸音板，如天花板貼磚))的前側和/或后側。本發(fā)明的涂料組合物可以與本領內已知的并且由本領域內已知的方法制備的吸音板一起使用，包括由一種水制氈法制備的吸音板，如AURATONE 天花板貼磚(USG Interiors, Inc.)連同通過濕法衆(zhòng)料模制或燒注法制備的吸音板,如AC0UST0NE 天花板貼磚(USG Interiors, Inc.)。例如，吸音板及其制備在例如美國專利
I,769，519,3, 246，063,3, 307，651,4, 911，788,6, 443，258,6, 919，132、以及 7，364，015 中進行了說明，它們各自通過引用結合在此。不含甲醛的組合物包括一種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類。不希望受任何特定理論所束縛，據信在此說明的組合物用 作硅鋁酸鈣粉末的一種粘合劑并且在此被稱為一種粘合劑組合物。優(yōu)選地，該化合物是一種羧基化的丙烯酸聚合物。該多元酸必須是十分不揮發(fā)的，在加熱和固化操作的過程中它將基本上保持可供用來與該組合物中的多元醇進行反應。這種多元酸可以是具有小于1000的分子量的一種化合物或者它可以是一種加聚物或者低聚物(包括如聚合的單元、羧酸-官能單體)，這種化合物含有至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類，例如像檸檬酸、丁烷三羧酸、以及環(huán)丁烷四羧酸。其他適合的含有羧酸基團的單體包括例如甲基丙烯酸、丙烯酸、巴豆酸、富馬酸、馬來酸、2-甲基馬來酸、衣康酸、檸康酸、中康酸、環(huán)己烷二甲酸、2-甲基衣康酸、α-亞甲基戊二酸、單烷基馬來酸、以及單烷基富馬酸、以及它們的鹽類。適合的含酸酐基團的單體包括例如馬來酸酐、衣康酸酐、丙烯酸酐、以及甲基丙烯酸酐，以及它們的鹽類。優(yōu)選地，該粘合劑組合物包括一種含有羧酸基團的化合物，并且更優(yōu)選地，該粘合劑組合物包括一種含有甲基丙烯酸和/或丙烯酸的基團的化合物。這種包含羧酸基團的化合物可以包括任何適合量的單體，包括羧酸基團、酸酐基團、或者鹽類。典型地，該化合物包括基于該聚合物的重量約1%或者更多、例如約2%或者更多、或者約5%或者更多、或者約10%或者更多、或者約20%或者更多、或者30%或者更多的單體，這些單體包括羧酸基團、酸酐基團、或者鹽類?？商娲鼗蛘叽送猓摶衔锇ɑ谠摼酆衔锏闹亓考s99%或者更少、例如約98%或者更少、或者約95%或者更少、或者約90%或者更少、或者約80%或者更少的單體，這些單體包括羧酸基團、酸酐基團、或者鹽類。因此，含羧酸基團的化合物可以按一個量值包括多種單體，這些單體包括羧酸基團、酸酐基團、或鹽類，該量值受對于這些單體列舉的以上端點中的任何兩個所約束。例如，包含羧酸基團的這種化合物可以包括基于該聚合物的重量約1%至約99%、約2%至約98%、約5%至約95%、或者約10%至約90%的單體，這些單體包括羧酸基團、酸酐基團、或者鹽類。該粘合劑組合物進一步包括一種含羥基基團的化合物，該化合物帶有至少兩個羥基基團。該含羥基基團的化合物可以在可固化的粘合劑組合物中作為一種獨立的化合物存在或者可以被并入該多元酸共聚物主鏈中。該含羥基基團的化合物可以是十分不揮發(fā)的任何適合的多元醇，它在加熱和固化的過程中將保持基本上可供用來與該組合物中的多元酸進行反應。該多元醇令人希望的是具有小于約1000的分子量的一種化合物，該化合物帶有至少兩個羥基基團，例如像乙二醇、丙三醇、季戊四醇、三羥甲基丙烷、山梨醇、蔗糖、葡萄糖、間苯二酚、兒茶酚、連苯三酚、乙二醇化的脲、1，4-環(huán)己烷二醇、二乙醇胺、三乙醇胺以及某些反應性的多元醇，例如像羥基胺，例如像雙-[N，N-二(β-羥乙基)]己二酰二胺，如可以根據美國專利號4，076，917傳授的內容來制備，或者它可以是含有至少兩個羥基基團的一種加聚物，例如像聚乙烯醇，部分水解的聚乙酸乙烯酯，以及(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯以及類似物的均聚物或共聚物。優(yōu)選地，該含羥基基團的化合物是選自下組的一種含羥基的胺，該組由以下各項組成二異丙醇胺、2-(2-氨基乙基)乙醇胺、三乙醇胺、三(羥甲基)氨基甲烷、以及二乙醇胺。將該多元酸共聚物用含羥基基團的化合物進行聚酯化以便形成不含甲醛的組合物作為一種聚酯。所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約I/O. 01至約1/3 (例如從約1/0. 05至約1/2. 5，或約1/0. I至約1/2)。該粘合劑組合物進一步包括一種含磷的催化劑。這種含磷的催化劑可以是任何適合的化合物。優(yōu)選該含磷的催化劑是選自下組，該組由以下各項組成堿金屬次磷酸鹽(例 如像次磷酸鈉)、堿金屬磷酸鹽(例如像磷酸鈉)、堿金屬多磷酸鹽、堿金屬磷酸二氫鹽、多磷酸、C1^22烷基次膦酸、或者它們的多種組合。優(yōu)選地，該粘合劑組合物是從Dow Chemical Co.(陶氏化學公司)(Midland, MI)可獲得的一種Aquaset 聚合物。更優(yōu)選地,該粘合劑組合物是從Dow Chemical Co.(陶氏化學公司)可獲得的Aquaset 600聚合物。在其他實施方案中，該含磷的催化劑是帶有含磷基團的一種低聚物或聚合物，例如像在次磷酸鈉的存在下形成的丙烯酸和/或馬來酸的一種低聚物或聚合物；加聚物，例如像在磷鹽鏈轉移劑或者終止劑的存在下從烯鍵式不飽和單體制備的本發(fā)明的共聚物組分；以及含酸功能單體殘余物的加聚物，例如像共聚的磷酸乙基甲基丙烯酸酯、以及類似的膦酸酯以及共聚的乙烯基磺酸單體以及它們的鹽類。在本發(fā)明的一個實施方案中，含羥基的化合物以及含磷的化合物存在于同一種加聚物中。優(yōu)選地，這種含磷的催化劑可以按基于該低聚物或聚合物的重量約Owt. %或更多，例如約5wt. %或更多、或約IOwt. %或更多的水平來使用?？商娲鼗虼送?，這種含磷的催化劑可以按基于該低聚物或聚合物的重量約40wt. %或更少，例如約35wt. %或更少、或約30wt. %或更少、或約25wt. %或更少、或約20wt. %或更少的水平來使用。因此，這種含磷的催化劑可以按對于該含磷的催化劑所列舉的以上端點中的任何兩個所約束的一個水平來使用。例如，這種含磷的催化劑可以按基于該低聚物或聚合物的重量從約Owt. %至約40wt. %,例如從約Owt. %至約30wt. %、從約Owt. %至約20wt. %、或者從約Owt. %至約IOwt. %的一個水平來使用。除可固化的不含甲醛的粘合劑組合物之外，本發(fā)明的涂料組合物還包括粉末，該粉末包括、其主要組成為、或者其組成為硅鋁酸鈣粉末。如在此所使用的，術語“玻璃粉末”或者“玻璃填充劑”旨在是指一種或多種粉末，這種或這些粉末包括以下粉末，該粉末包括、其主要組成為、或者其組成為硅鋁酸鈣粉末。這種硅鋁酸鈣粉末可以是任何適合的硅鋁酸鈣粉末。令人希望的硅鋁酸鈣粉末以非常低的油和水吸收提供了化學惰性。盡管不希望受理論束縛，諸位申請人相信這種低的水吸收特性允許該涂料組合物中有更高加載水平的硅鋁酸鈣粉末填充劑而在粘度上沒有過度的增加。適合的硅鋁酸鈣粉末包括從玻璃纖維(例如回收自后工業(yè)玻璃原料的玻璃纖維)制成的粉末。優(yōu)選地，該硅鋁酸鈣粉末基于該硅鋁酸鈣粉末的總重具有小于約2wt.% (例如E-玻璃)的總堿含量。令人希望的是，這種硅鋁酸鈣粉末并不包含一個實質性量的、或者任何量的剁碎的硅鋁酸鈣纖維，這樣使得該硅鋁酸鈣粉末具有約5:1或更少、優(yōu)選約3:1或更少、或者更優(yōu)選約2:1或更少(例如，約I. 5:1或更少)的平均長徑比。這種硅鋁酸鈣粉末可以具有任何適合的中值粒徑和/或表面積。典型地這種硅鋁酸鈣粉末具有約250微米或更小、優(yōu)選100微米或更小、并且更優(yōu)選20微米或更小(例如約15微米或更小，或約10微米或更小)的中值粒徑。這種硅鋁酸鈣粉末令人希望地具有約lm2/g至約3m2/g的表面積并且優(yōu)選具有約I. 2m2/g至約2. 4m2/g的表面積。盡管不希望受理論所束縛，諸位申請人相信精細分散的研磨粉末為與該涂料粘合劑的最大相互作用提供了更高的表面積、增強并且提高了該可固化的涂料組合物的機械特性、并且增加了薄膜涂層(一旦施加到面板上時)的剛度和強度，由此提高了抗下垂作用。
該涂料組合物可任選地進一步包括一種或多種選自下組的組分，該組由以下各項組成分散劑類、礦物填充劑類、顏料類、表面活性劑類、PH改性劑類、緩沖劑類、粘度改性劑類、穩(wěn)定劑類、消泡劑類、流動改性劑、以及它們的多種組合。適合的分散劑包括例如焦磷酸四鉀(TKPP)(FMC Corp.)、聚羧酸鈉如Tamol 731(Rohm&Haas)、以及非離子型表面活性劑如Triton CF-10烷基芳基聚醚(陶氏化學)。優(yōu)選地，該涂料組合物包括一種選自非離子型表面活性劑(如Triton CF-10烷基芳基聚醚(陶氏化學))的分散劑。適合的礦物填充劑(除以上所討論的硅鋁酸鈣粉末之外)包括例如增亮劑類、粘土(例如高嶺土 )、云母、砂、硫酸鋇、硅石、滑石、石膏、硅灰石、氧化鋅、硫酸鋅、空心珠粒、膨潤土鹽、或者它們的多種混合物。優(yōu)選地，該涂料組合物不包含礦物填充劑(例如該涂料組合物不包含云母)。然而，若希望的話，礦物填充劑如云母可以單獨地或與另一種填充劑(如在此所說明的硅鋁酸鈣粉末)相組合而包括在該組合物中。如果在該涂料組合物的一些實施方案中包括在內，則云母可以具有約250微米或更小、優(yōu)選100微米或更小、并且更優(yōu)選20微米或更小(例如約15微米或更小，或約10微米或更小)的粒徑。適合的顏料包括本領域的普通技術人員熟悉的常規(guī)顏料。必須要注意避免會使涂料的PH上升并且因此抑制粘合劑固化的那些顏料。優(yōu)選地，當該涂料組合物用作一種背面涂層以促進抗下垂作用時是未著色的。適合的表面活性劑優(yōu)選是非離子型表面活性劑。適合的非離子型表面活性劑的非限制性的實例包括乙氧基化的壬基酚，如Ig印al C0-630(加拿大羅地亞國內公司(RhodiaCanada, Inc.))。適合的pH改性劑和緩沖劑包括硫酸和磷酸以及它們的多種組合。這些添加劑被設計為對粘合劑的固化提供適合的PH環(huán)境。優(yōu)選地，該涂料組合物包括一種選自硫酸亦或磷酸的pH改性劑。適合的粘度改性劑包括羥乙基纖維素如Natrosol (赫克力士公司(Hercules, Inc.))、羧甲基纖維素(CMC)、鈉膨潤土(Volclay)、高嶺土如作為 SnowbriteClay (Whittaker, Clark&Daniels)出售的風選的高嶺土、以及它們的多種組合。適合的消泡劑包括基于油的消泡劑，如Hi-Mar DFC-19 (Hi-MarSpecialties, Inc.)。
該粘合劑組合物是不含甲醛的。如在此使用的，“不含甲醛的”是指該粘合劑組合物不是用甲醛或產生甲醛的化學品制成的并且在正常的使用條件下不會釋放甲醛。令人希望的是，包括不含甲醛的粘合劑組合物的涂料組合物同樣是不含甲醛的、或者是至少基本上不含甲醛的。術語“基本上不含甲醛”被定義為是指一種偶然或者背景量的甲醛(例如小于IOOppb)可以存在于該涂料組合物中，并且位于本發(fā)明的范圍之內。存在于該涂料組合物中的甲醛的量可以根據ASTM D5197通過在一個增濕的Markes微室中將干燥的涂覆樣品加熱至115°C并且然后在受控的條件下使用一種2，4- 二硝基苯肼(DNPH)采樣管(cartridge)來收集散發(fā)物而測定的。在暴露之后,將該DNPH采樣管用乙腈洗滌，將該該乙腈洗滌物稀釋到5ml的體積，并且通過液相色譜法對該樣品進行分析。結果是以μ g/mg涂覆樣品來報告的并且將其與一種對照樣品進行比較。經過顯著的一系列測試在對照樣品的實驗誤差之內的樣品是基本上不含甲醛的。該涂料組合物可以包括任何適合量的不含甲醛的粘合劑組合物。優(yōu)選地，該涂料 組合物包括基于該涂料組合物的干組分的總重約IOwt. %或更多、例如約15wt. %或更多、或約20wt. %或更多、或約30wt. %或更多的不含甲醛的粘合劑組合物?？商娲鼗虼送猓撏苛辖M合物包括基于該涂料組合物的干組分的總重約60wt. %或更少、例如約55wt. %或更少、或約50wt. %或更少的不含甲醛的粘合劑組合物。因此，該涂料組合物可以按一個量值包括不含甲醛的粘合劑組合物，這一量值受對于不含甲醛的粘合劑組合物列舉的以上端點中的任何兩個所約束。例如，該涂料組合物可以包括基于該涂料組合物干組分的總重約IOwt. %至約60wt. %、約20wt. %至約55wt. %、或約20wt. %至約50wt. %的不含甲醒的粘合劑組合物。此外，該涂料組合物可以包括任何適合量的硅鋁酸鈣粉末。優(yōu)選地，該涂料組合物包括基于該涂料組合物的干組分的總重約5wt. %或更多、例如約IOwt. %或更多、或約20wt. %或更多、或約30wt. %或更多的硅鋁酸鈣粉末。可替代地或此外，該涂料組合物包括基于該涂料組合物的干組分的總重約80wt. %或更少、例如約70wt. %或更少、或約65wt. %或更少的硅鋁酸鈣粉末。因此，該涂料組合物可以按一個量值包括硅鋁酸鈣粉末，這一量值受對于硅鋁酸鈣粉末列舉的以上端點中的任何兩個所約束。例如，該涂料組合物可以包括基于該涂料組合物干組分的總重約30wt. %至約80wt. %、約35wt. %至約75wt. %、或約40wt. %至約75wt. %的硅鋁酸鈣粉末。該可固化的涂料組合物可以通過使用常規(guī)的混合技術將該粘合劑組合物、硅鋁酸鈣粉末、以及其他可任選的組分進行混合而制備。典型地，將這些涂料顆?；蚬腆w物懸浮在一種水性載體中。典型地，將該粘合劑組合物加入該水性載體中并且與其混合，接著是根據干wt. %的量處于遞減次序的其他可任選的組分。令人希望的是，將硅鋁酸鈣粉末加入該混合物中以確保將粉末適當地濕潤。本發(fā)明的涂料組合物的固體含量對于一種具體應用而言可以高至實際的需要。例如，關于所使用的液體載體的選擇與量值的一種限制因素是用所要求的量的固體物獲得的粘度。因此，噴霧對粘度是最敏感的，而其他方法是敏感程度更低的。該涂料組合物的固體含量的有效范圍是約15%或更多，例如約20wt. %或更多、或約25wt. %或更多、或約30wt. %或更多、或約35wt. %或更多、或約40wt. %或更多、或約45wt. %或更多?？商娲鼗虼送猓撏苛辖M合物的固體含量是約90wt. %或更少、或約85wt. %或更少、或約80wt. %或更少、或約75wt. %或更少。因此，該涂料組合物的固體含量可以受對于該涂料組合物的固體含量列舉的以上端點中的任何兩個所約束。例如，該涂料組合物的固體含量可以是從約15wt.%至約 90wt. %、從約 35wt. % 至約 80wt. %、或從約 45wt. % 至約 75wt. %。本發(fā)明進一步針對涂覆有本發(fā)明的涂料組合物的一種面板(例如，一種吸音板)。根據本發(fā)明的一個方面的一個涂覆的面板10，如圖I中示意性展示的，包括具有背襯側30和飾面?zhèn)?0的一個面板芯20。該面板可任選地進一步包括與該背襯側30連通的一個背襯層35、和/或與該飾面?zhèn)?0連通的一個飾面層45。一個背面涂覆層50與該背襯側30或者可任選的背襯層35相連通。可任選地，一個進一步的正面涂覆層60與飾面?zhèn)?0或者可任選的飾面層45相連通。背面涂覆層50抵消了潮濕條件中重力的下垂力，因此將該層施加到面板芯20的背襯側30上(或者若存在的話背襯層35)。背襯側30可以是針對在懸掛的天花板貼磚系統中的面板上強制通風的一側。該涂覆的面板10可以是用于減弱聲音的吸音板。美國專利號1，769, 519中描述了用于生產面板芯20的一個說明性的程序。在一方面，該面板芯20包括一種礦棉纖維以及一種淀粉，其中該礦棉纖維可以包括多種纖維，如礦洛棉、巖石棉、和/·或玄武巖棉。在本發(fā)明的另一方面，該淀粉組分可以是淀粉凝膠，它作為礦棉纖維的一種粘合劑，如在美國專利號1,769,519,3, 246,063以及3，307，651中所披露的。在本發(fā)明的另一方面，該面板芯20可以包括一個玻璃纖維面板。本發(fā)明的涂覆的面板的面板芯20還可以包括多種其他的添加劑和試劑。例如，該面板芯20可以包括一種硫酸鈣材料(如，灰泥、石膏和/或硬石膏)、硼酸以及六偏磷酸鈉(SHMP)0當制造吸音貼磚時，高嶺土和瓜爾膠可以取代灰泥和硼酸。本發(fā)明的涂覆的面板的芯可以使用多種技術來制備。在一個實施方案中，該面板芯20是通過一種濕制氈或者水制氈法來制備的，如在美國專利號4，911，788和6，919，132中說明的。在另一個實施方案中，該面板芯20是通過將淀粉和多種添加劑在水中組合并且混合以提供一種漿料而制備的。將該漿料進行加熱以蒸煮該淀粉并且產生淀粉凝膠，然后將其與礦棉纖維混合。以一種連續(xù)法將凝膠、添加劑、以及礦棉纖維的組合(被稱為“紙漿”)計量加入到多個料盤中。向其中計量加入了紙漿的料盤的底部可任選地包含一個背襯層35 (例如，漂白的紙、未漂白的紙、或者牛皮紙背襯的鋁箔，下文稱為牛皮紙/鋁箔)，它用于幫助從料盤中釋放材料，但是還保持作為該最終產品的一部分。紙漿的表面可以是印有圖案的，并且盛有紙漿的料盤可以例如通過將它們輸送穿過對流隧道干燥器而隨后進行干燥。接著，可以將干燥的產品或者厚片送入一個最終處理生產線上，在此處將其切割成應有的尺寸以提供面板芯20。然后可以通過施加本發(fā)明的涂料組合物將面板芯20轉化成本發(fā)明的面板。優(yōu)選在該芯已經成形并且進行干燥之后將該涂料組合物施加到面板芯20上。在又另一個實施方案中，根據在美國專利7，364，015中說明的方法來制備面板芯20，該專利通過引用結合在此。確切地說，該面板芯20包括一個吸音層，該吸音層包括一個互鎖基體的組合石膏，它可以是一個整體的層或者可以是一種多層復合材料。令人希望的是，面板芯20是在一個常規(guī)的石膏壁板制造線上制備的，其中通過在運輸帶上對水、煅燒的石膏、發(fā)泡劑、以及可任選地纖維素纖維(例如紙纖維)、輕質骨料(例如膨脹的聚苯乙烯)、粘合劑(例如淀粉、膠乳)、和/或增強材料(例如三偏磷酸鈉)的一種混合物進行澆注而形成了一種吸音板前體的帶狀物。在一個優(yōu)選的實施方案中，該面板芯包括一個背襯板材(例如紙、金屬箔片、或者它們的組合)、可任選地涂覆有稀松布層(例如紙、紡織的或非紡織的玻璃纖維)和/或致密層的前體(包括煅燒的石膏并且具有至少約351bs/ft3的密度)。在又另一個實施方案中，面板芯20是根據濕制氈法來制備的。在該濕制氈法中，將形成面板的材料(包括礦棉、膨脹珍珠巖、淀粉、以及較小量的添加劑)的一種水性漿料置于一個移動的絲網篩上，如長網造紙機或者圓網成形器。在一個長網造紙機的絲網篩上，通過由重力并且然后可任選地由真空抽吸對該水性漿料進行脫水而形成一個濕氈。在壓輥之間將該濕氈壓至一個希望的厚度從而進行附加的脫水。在烘箱中將該壓制的氈進行干燥并且然后切削以生產吸音板。然后可以通過施加本發(fā)明的涂料組合物將面板芯20轉化成本發(fā)明的面板。優(yōu)選在該芯已經成形并且干燥之后，將該涂料組合物施加到面板芯20上。在另一個實施方案中，該面板芯20可以包括作為一種防腐劑的一種或多種不含甲醛的殺生物劑，如在美國專利申請公布2007/0277948A1中說明的，該公布通過引用結合在此。適合的不含甲醛的殺生物劑包括1，2-苯并異噻唑啉-3-酮，是作為Proxel GXL或者 Proxel CRL (ARCH Chemicals)、Nalcon (Nalco)、Canguard BIT (Dow Chemical)、以及Rocima BT IS(Rohm&Haas)可獲得的。其他的異噻唑啉_3_酮包括1，2_苯并異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的多種共混物，作為Acticide MBS(Acti-Chem) 是可獲得的。另外的異噻唑啉-3-酮包括5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、以及它們的共混物。5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑琳-3-麗的共混物是作為 Kathon LX (Rohm&Haas)、Mergal K14 (Troy Chemical)、以及Amerstat⑩251 (Drew Chemical)可獲得的。另一種合適的不含甲醒的殺生物劑包括I-羥基-2 (IH)-吡啶硫酮鋅，作為Zinc Omadine⑩(ARCHChemicals)是可獲得的，并且優(yōu)選在干狀態(tài)和濕狀態(tài)都是有效的。鋅I-羥基-2(1H)_吡啶硫酮還可以與氧化鋅一起使用，是作為Zinc Omadine 乳液可獲得的。其他適合的不含甲醛的殺生物劑包括2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮，是作為Kathon 893和Skane M_8 (Rohm&Haas)可獲得的，并且2-(4-噻唑基)_苯并咪唑，是作為Metasol TK-100 (LanXess)可獲得的。如以上所討論的，根據本發(fā)明的涂覆的面板可任選地包括背襯層35。眾多的材料可以用作背襯層35，包括未漂白的紙、漂白的紙、牛皮紙/鋁箔，等類似物。一種阻燃背面涂層可以任選地與漂白的紙或未漂白的紙背襯相組合而應用以改進這些產品的表面燃燒特征。該阻燃背面涂層可以包括多種組分，例如像水、阻燃劑、以及殺生物劑。背襯層35還可以用于改進抗下垂作用和/或聲音控制。此外，一個填充涂層或者多個填充涂層也可以應用到背襯層35上。該填充涂層可以包括多種組分，例如像水、填充劑、粘合劑、以及不同的其他添加劑類，如消泡劑類、殺生物劑類、以及分散劑類。本發(fā)明的一個另外的實施方案包括涂覆一個面板的方法，該方法包括施加該涂覆的組合物的這些步驟。使用本領域的普通技術人員已知的并且可獲得的多種技術可以將涂料組合物施加到一塊面板(優(yōu)選吸音板或吸音貼磚基底)的一個或多個表面上。此類技術包括例如無空氣噴涂系統，空氣輔助的噴霧系統，以及類似物。該涂層可以通過以下此類方法來施加，如輥涂、流涂、澆涂、噴涂、淋涂、擠出、刮刀式涂覆以及它們的多種組合。對于此種涂層施加速率的有效范圍是以干基從約2g/ft2至約200g/ft2、從3g/ft2約至約20g/ft2、并且從約4. Og/ft2至約10g/ft2。在一個實施方案中，將本發(fā)明的涂料組合物施加到該面板的背襯層30上。在另一個實施方案中，將本發(fā)明的涂料組合物施加到該面板的背襯層35上。在已經將本發(fā)明的可固化的涂料組合物施加到面板上之后，將其加熱以完成干燥和固化。干燥生成的產品除去了用作該涂料組合物或者其任何組分的載體的任何水，并且將該聚合物粘合劑轉化成了一種結構性的、剛性的網絡以提供表面處理?！肮袒痹诖耸侵敢环N化學或者形態(tài)學變化，這種變化足以改變聚合物的特性，例如像通過共價化學反應、離子相互作用或者聚集、改進的對面板的粘附性、相轉變或轉化、氫鍵合，等等。加熱的持續(xù)時間和溫度將會影響被加熱的基底的干燥速率、加工和處理的簡易性、以及特性發(fā)展?？梢栽趶募s100°C至約400°C (例如約175°C至約370°C、或約200°C至約215°C)下進行熱處理，持續(xù)約3秒至約15分鐘的一段時間。對于吸音板，優(yōu)選的是在175°C至280°C下的處理?？傮w上，約200°C的涂層表面溫度表明了完全固化。若希望的話，可以按兩個或更多不同的步驟來完成干燥和固化作用。例如，該可固化的涂料組合物可以首先在一個溫度下加熱，并且持續(xù)足以實質性干燥但不會實質性地固化該組合物的一段時間，并且然后在一個更高的溫度下加熱一段第二時間和/或持續(xù)一段更長的時間段以完成固化。稱之為“乙階(B-staging)”的這樣一個程序可以用于提供根據本發(fā)明的涂覆的面板?！?br> 本發(fā)明的涂覆的面板具有增加的抗永久變形性(抗下垂作用)。令人希望的是，本發(fā)明的涂覆的面板具有小于每兩英尺長度的所述涂覆的面板約O. 4英寸、優(yōu)選每兩英尺長度的所述涂覆的面板小于約O. 3英寸、并且更優(yōu)選每兩英尺長度的所述涂覆的面板小于約O. 2英寸的抗下垂作用，如根據ASTM C367-09所測定的。本發(fā)明的涂覆的面板令人希望地是基本上不含甲醛的，這意味著它以滿足加利福尼亞高效能學校合作體(Collaborative for High Performance Schools)特殊環(huán)境要求第01350節(jié)的一個水平來釋放或者散發(fā)甲醛。要認為是基本上不含甲醛的，該涂覆的面板應該提供16. 5 μ g/m3或更少的計算出的甲醛濃度。以下實例進一步展示了本發(fā)明，但當然不應以任何方式解釋為限制其范圍。實例I本實例證明了用本發(fā)明的一種涂料組合物制備并且涂覆的吸音板的抗下垂特性。在本實例中，生產了一系列涂覆的吸音板并且檢測了抗下垂作用。使用常規(guī)的三聚氰胺甲醛粘合劑來制備第一面板并將其用作一個對照物(組合物W。使用一種涂料組合物來制備接下來的四個面板，這種涂料組合物包括一種不含甲醛的粘合劑組合物，該粘合劑組合物包括Aquaset 600聚合物粘合劑(陶氏構造用聚合物(Dow ConstructionPolymers))結合有以下四種不同的硅鋁酸鈣粉末中的一種具有7. 27微米的中級粒度和 2. lm2/g 的表面積的 LA-7 (Vitro Minerals)玻璃粉末(組合物 1B) ； LA 100 (VitroMinerals)玻璃粉末(組合物1C);具有10. 46微米的中級粒度和I. 2m2/g的表面積的LA300 (Vitro Minerals)玻璃粉末(組合物1D);具有7. 04微米的中級粒度和2. lm2/g的表面積的LA400 (Vitro Minerals)玻璃粉末(組合物IE)。表IA中列出了這些涂層各自的組合物。表 IA
權利要求
1.一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物，包括 (i) 一種組合物，該組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類；(b)帶有至少兩個羥基基團的一種含羥基基團的化合物，作為一種獨立的化合物或者并入該多元酸共聚物主鏈中；以及(c) 一種含磷的催化劑；以及 ( )硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量， 其中，所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。
2.如權利要求I所述的涂料組合物，包括基于該涂料組合物的干組分總重約20wt.%至約50wt. %的粘合劑組合物以及約40%wt. %至約70wt. %的硅鋁酸鈣粉末。
3.如權利要求I或2所述的涂料組合物，其中該含羥基基團的化合物是三乙醇胺，和/或其中該多元酸共聚物是一種羧基化的丙烯酸類共聚物，并且其中該硅鋁酸鈣粉末具有約20微米或更小的中值粒徑。
4.如權利要求1、2、或3所述的涂料組合物，進一步包括一種或多種選自下組的組分，該組由以下各項組成分散劑類、有機填充劑類、礦物填充劑類、顏料類、表面活性劑類、pH改性劑類、緩沖劑類、粘度改性劑類、穩(wěn)定劑類、消泡劑類、流動改性劑類、以及它們的多種組合。
5.一種涂覆的面板,包括 (a)一塊面板，該面板具有一個背襯側以及一個相反的飾面?zhèn)龋灰约? (b)一個不含甲醛的涂覆層，該涂覆層是由該面板的背襯側來支持的，該涂覆層包括 (i) 一種組合物，該組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類，(b)作為一種獨立化合物的一種帶有至少兩個羥基基團的含羥基基團的化合物，以及(C) 一種含磷的催化劑；以及 ( )硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量， 其中，所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. 01至約1/3。
6.如權利要求5所述的涂覆的面板，其中該面板包括一種或多種選自下組的組分，該組由以下各項組成纖維、填充劑類、增量劑類、粘合劑類、表面活性劑類、以及它們的多種組合。
7.如權利要求5或6所述的涂覆的面板，其中該面板具有根據ASTMC367-09測定的、每兩英尺長度的所述涂覆面板小于約O. 3英寸的抗下垂作用。
8.一種對面板進行涂覆的方法，包括 (i)提供一塊面板，該面板具有一個背襯側以及一個相反的飾面?zhèn)?；并? )將一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物施加到該面板的背襯側上，該涂料組合物包括 (a)一種組合物，該組合物包括(a) —種多元酸共聚物，該多元酸共聚物包括至少兩個羧酸基團、酸酐基團、或者它們的鹽類，(b)作為一種獨立化合物的一種帶有至少兩個羥基基團的含羥基基團的化合物，以及(C) 一種含磷的催化劑； (b)硅鋁酸鈣粉末，該硅鋁酸鈣粉末具有基于該硅鋁酸鈣粉末的總重小于約2wt. %的總堿含量； 其中，所述羧酸基團、酸酐基團、或者它們鹽類的當量數與所述羥基基團的當量數之比是從約1/0. Ol至約1/3，并且 (iii)允許該涂料組合物固化以便形成一種涂覆的面板。
9.如權利要求8所述的方法，其中該涂料進一步包括選自下組的一種或多種附加組分，該組由以下各項組成催化劑類、填充劑類、表面活性劑類、緩沖劑類、粘度控制劑類、顏料類、平光劑、以及它們的多種組合。
10.如權利要求8或9所述的方法，進一步包括使該涂料在范圍從約350T至約700 T的溫度下固化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可固化的、不含甲醛的涂料組合物、用該涂料組合物涂覆的面板、以及一種使用該涂料組合物來涂覆面板的方法，該涂料組合物包括一種組合物，這種組合物包括與一種含羥基基團的化合物交聯的一種多元酸共聚物以及硅鋁酸鈣粉末。
文檔編號C09D133/00GK102947397SQ201180029862
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權日2010年6月24日
發(fā)明者A·卡鉑, J·C·圖林, M·英格勒特, R·盧 申請人:Usg內部有限責任公司