[0001] 本申请要求2015年4月6日提交的美国临时专利申请62/143,340的权益，将所述美国临时专利申请的整体以引用的方式并入本文中。

[0002] 本发明涉及材料科学、材料化学、聚合物、高分子化学、合成涂层和油漆、铝产品制造领域以及相关领域。本发明提供可用于铝产品制造的新型聚合物涂层组合物以及相关产品和方法。

[0003] 基于聚合物的合成涂层广泛用于使用铝零件和组件的行业中以在铝表面产生保护性和/或装饰性涂层。这些涂层的一些实例是用于建筑和汽车面板和组件的油漆和透明涂层。用于处理铝零件和组件的涂层组合物必须满足各种要求。这些涂层组合物必须经过配制，以使其产生具有行业和消费者所要求的特定性质和特征的涂层。例如，涂层必须具有胶粘性、显示良好的耐磨性、显示机械变形性(柔度)并且抵抗各种环境因素，如温度、湿度以及对紫外辐射的曝露。连续的自动化工业涂布工艺提出了其自身的要求。例如，用于滚涂的涂层组合物(用于涂布在切割或以其它方式成形之前的金属卷片)需要在大的表面积上快速涂覆成均匀薄层，并且在足够短的时间内干燥和固化以确保涂布线的高效性。

[0004] 采用聚酯、聚氨酯和/或其它合成聚合物粘合剂与聚酰胺的组合的涂层制剂对于滚涂应用，如卷闸和建筑面板的制造是普遍的。添加聚酰胺会使所得涂层的柔度改善、耐磨性改善以及耐紫外线曝露性改善。然而，向用于滚涂应用的合成聚合物涂层制剂中并入足够高水平的聚酰胺是困难的。因为聚酰胺具有不溶性并且以粉末形式添加，所以高水平的聚酰胺会提高涂层组合物的粘度。这会得到不适用于滚涂工艺或所得涂层厚度较大的制剂，这又可能会不利地影响涂层性质、降低涂布工艺的效率并且增加能量和材料成本。

[0005] 如本文件中所用的术语“本发明”意图泛指本专利申请和以上申请专利范围的所有主题。应将含有这些术语的陈述理解为不会限制本文所述的主题或限制以上专利权利要求书的含义或范围。所涵盖的本发明的实施方案由权利要求书而非由本发明内容来界定。本发明内容是对本发明的各个方面的高水准概述并且引入了一些概念，这些概念会在以下实施方式章节中得到进一步描述。本发明内容并不意图鉴别所要求的主题的关键特征或基本特征，也不意图用以孤立地决定所要求的主题的范围。应通过引用整个说明书的适当部分、任何或所有图式以及每一权利要求来理解所述主题。

[0006] 公开了改善的含聚酰胺的水基合成聚合物涂层组合物以及相关产品和方法。适用于改善的水基合成聚合物涂层组合物的合成聚合物粘合剂的一些实例为聚氨酯类、聚酯类和丙烯酸类。改善的水基涂层组合物的一些实例的聚酰胺含量高于基于有机溶剂的涂层产品。所述改善的涂层组合物适用于涂布金属衬底，如铝面板和铝表面。涂层组合物形成具有各种有利性质如柔度、胶粘性、耐磨性以及对粉尘和其它环境影响如紫外辐射的抗性的涂层。如本文所公开的改善的水基涂层组合物保持高的聚酰胺含量而同时维持类似于基于有机溶剂的涂层产品的粘度，并且适用于工业滚涂工艺。与基于有机溶剂的产品相比，所公开的水基涂层组合物当被涂覆于金属衬底如铝片表面时形成较薄涂层。这会通过减少所需干燥时间和/或降低所需干燥温度以及减少涂层组合物的花费来提高涂布工艺的效率并降低制造成本。

[0007] 涂层组合物的一个实例包括一种或多种合成聚合物粘合剂、一种或多种交联剂、1-40干重％聚酰胺、任选地一种或多种添加剂，以及任选地一种或多种有机溶剂。

[0008] 在上述涂层组合物中，所述一种或多种合成聚合物粘合剂可包含聚氨酯、聚酯或丙烯酸类中的一种或多种。组合物为水基并且所述一种或多种合成聚合物粘合剂中的至少一种以水性分散体形式提供。涂层组合物可包含10-40干重％的所述一种或多种合成聚合物粘合剂。涂层组合物可包含1-40干重％、6-35干重％或17-25干重％聚酰胺。涂层组合物的聚酰胺与合成聚合物粘合剂的干重比可为1:2或更高。在一些情况下，聚酰胺包括两种或更多种不同类型的聚酰胺。在所述涂层组合物中，所述聚酰胺可为聚酰胺11、聚酰胺12或其组合。在所述涂层组合物中，所述一种或多种交联剂可包含一种或多种聚异氰酸酯。所述一种或多种聚异氰酸酯可包含封端异氰酸酯、二异氰酸六亚甲酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或其中两种或更多种的组合。在一些实例中，用4mm DIN杯在20℃下测量，所述涂层组合物的粘度为30-200秒。在一些实例中，由ASTM D 2196-86用Brookfield布氏粘度计测量，所述涂层组合物的粘度为约1斯托克斯至8斯托克斯或约300mPas至4000mPas。在一些实例中，由所述涂层组合物在金属衬底上形成的干涂层具有2-20μm的厚度。在一些实例中，由所述组合物在金属衬底上形成的干涂层具有5-50μm的光泽水平。

[0009] 还公开了与改善的水基合成聚合物涂层组合物的制造和使用有关的方法和工艺。一种此类用途为通过滚涂工艺来涂布或涂装金属衬底。

[0010] 制备所公开的涂层组合物的一种实施例工艺包括用分配器进行正常搅拌来混合一种或多种合成聚合物粘合剂、一种或多种交联剂和任选地一种或多种添加剂的步骤。在混合步骤之后，所述工艺进一步包括添加水并且任选地所述一种或多种有机溶剂。所述工艺进一步包括在添加水和任选的有机溶剂之后通过搅拌分散工艺来引入聚酰胺。

[0011] 还公开了由改善的涂层组合物涂布的金属衬底。所述金属衬底可为铝衬底或钢衬底。衬底的非限制性实例为卷闸或建筑市场所用或适用于室外曝露的任何产品如建筑面板。

[0012] 还公开了由涂层组合物处理金属衬底的工艺。这些工艺包括将涂层组合物涂覆于金属衬底并接着干燥所述涂层组合物的步骤。还公开了用涂层组合物处理铝衬底的工艺。这些工艺可包括以下步骤：提供铝衬底如铝卷片、退绕所述铝卷片、在退绕之后将涂层组合物涂覆于铝衬底，以及在涂覆涂层组合物之后干燥铝衬底。上述工艺每分钟可制得160-
200m经过涂布的铝片。在处理金属衬底或铝衬底的上述工艺的一些实例中，干燥步骤可在
150℃至280℃峰值金属温度的温度下进行5-100秒。
附图说明

[0013] 图1为卷闸的示意图。A图示出了安装好并卷起的卷闸。B图示出了卷闸的截面。

[0014] 图2为具有几个涂层，包括预处理涂层(2)、漆涂层(3)、透明涂层(4)的铝衬底(1)的截面示意图。

[0015] 图3为滚涂线的示意图。A图示意性说明了具有一个涂布室(插入)的线，B图中更详细地示出了所述涂布室。

[0016] 公开了改善的水基合成聚合物涂层组合物，其可称作“制剂”、“油漆”、“涂料”、“涂漆”、“清漆”、“涂层”或其它相关术语(单数或复数)。与基于有机溶剂的涂层组合物(采用非水有机溶剂作为主要溶剂)相反，所述改善的涂层组合物基于水，这一般意指其含有水作为主要溶剂。除水以外，水基涂层组合物还可以包括非水有机溶剂。改善的涂层组合物适于作“合成聚合物”涂层组合物，意指由组合物在衬底上形成的涂层含有合成聚合物粘合剂分子。改善的涂层组合物还包含一种或多种量为干涂层制剂(“干重”)的约1重量％至约40重量％聚酰胺。

[0017] 在本文件中使用术语“干重”来表示涂层组合物中存在的除水和非水有机溶剂以外的某一组分的含量或量的特征。在一些情况下，“干重”意指所讨论的组分的固体与组合物总重的比率(可表示为百分比)，其中从总重中排除水和有机溶剂的重量。例如，关于聚酰胺，“干重”意指聚酰胺粉末重量与组合物中所存在组分的总重的比率，其中总重不包括水和有机溶剂的重量。关于通常以水性液体混悬液形式提供的聚氨酯和其它合成聚合物粘合剂，干重意指混悬液中存在的粘合剂固体(并非混悬液重量)与组合物总重的比率，其中所述总重不包括水和其它溶剂的重量。在一些其它情况下，即当所讨论的组分为液体或半液体化合物时，“干重”可意指液体或半液体化合物的重量与组合物中所存在组分的总重的比率，其中所述总重不包括水和其它溶剂的重量。不将组合物中的水和有机溶剂的含量描述为干重，而是描述为水或有机溶剂的重量与最终组合物的重量的比率(可表示为百分比)，所述最终组合物的重量包括水和/或有机溶剂。

[0018] 改善的水基合成聚合物涂层组合物的一些实例的聚酰胺含量高于先前已知的基于有机溶剂的合成聚合物涂层产品。改善的涂层组合物还可以包含交联剂和一种或多种其它组分(其可称为“添加剂”)如消泡剂、润湿剂、催化剂(如用于生成聚氨酯的催化剂，如胺化合物或金属络合物)、蜡、消光剂和其它添加剂。本发明的改善的涂层组合物适用于涂布金属衬底，如铝衬底。在涂布工艺(包括步骤(1)将涂层组合物涂覆于金属衬底上、(2)干燥以及(3)固化)之后，所述涂层组合物在金属衬底上形成保护性和/或装饰性涂层。改善的涂层组合物形成具有各种有利性质如柔度、胶粘性、耐磨性以及对粉尘和其它环境影响如紫外辐射的抗性的涂层。在改善的涂层组合物中，与先前已知的基于有机溶剂的含聚酰胺的涂层相比，这些性质中的一种或多种得到有利改善。改善的涂层组合物可在金属衬底上形成涂层，所述涂层比由基于有机溶剂的涂层产品形成的涂层更薄。由改善的涂层组合物形成的涂层厚度的减小可提高涂布工艺的生产率、降低成本并且节约能量。下文进一步讨论所述改善的涂层组合物以及由这些组合物提供的优势。

[0019] 如本文件中所用的术语“合成聚合物”、“粘合剂”、“合成聚合物粘合剂”、“成膜剂”和相关术语是指在步骤(1)将涂层组合物涂覆于衬底上、(2)干燥和/或(3)固化之后，在由涂层组合物形成的涂层中形成膜的合成聚合物。还可将合成聚合物粘合剂描述成涂层组合物的成膜组分。在一些情况下，合成聚合物粘合剂还可称作“树脂”或相关术语。在将涂层组合物涂覆于衬底上之后，在干燥或固化过程期间粘合剂会形成膜。虽然干燥可指蒸发溶剂或稀释剂，但是其经常是指粘合剂发生氧化性交联，并且所述术语可与术语“固化”无差别地使用。涂层组合物可依赖于在干燥或固化期间在成膜组分中发生的聚合或交联过程。可采用固化剂(包括催化剂、交联剂、诱导剂和其它类型的试剂)以诱导或帮助固化，如在本文件中进一步解释并且通过相关工艺的描述来说明。

[0020] 虽然涂层组合物需要含有至少一种合成聚合物粘合剂组分，但是在一些情况下，可采用一种以上(一种或多种)合成聚合物粘合剂组分，如两种或更多种、三种或更多种，或者四种或更多种组分。涂层组合物的成膜组分影响由涂层组合物形成的涂层的胶粘性和其它性质，如光泽、柔度和耐磨性。根据一些实例的涂层组合物的成膜组分包括可用于水基组合物中的合成聚合物粘合剂。适用于改善的涂层组合物的合成粘合剂的一些非限制性实例为聚氨酯、聚酯、聚丙烯酸酯(也称作丙烯酸酯聚合物或者丙烯酸类)、醇酸树脂、乙烯基-丙烯酸类、乙酸乙烯酯-乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯和共聚物(如苯乙烯丙烯酸类共聚物)、三聚氰胺树脂和环氧树脂。可以水性分散体例如水性丙烯酸类、聚氨酯或聚酯分散体的形式提供合成聚合物粘合剂，所述分散体可用于制备所公开的涂层组合物。改善的涂层组合物可含有约10-70干重％(例如10-60干重％、15-45干重％、15-40干重％、20-40干重％、20-35干重％或20-30干重％)合成聚合物粘合剂组分。例如，改善的涂层组合物可含有15干重％、20干重％、35干重％或40干重％聚氨酯。在另一实例中，改善的涂层组合物含有约5-
15干重％聚酯(例如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15％)和/或2-10干重％丙烯酸类(例如
2、3、4、5、6、7、8、9或10％)。

[0021] 如本文件中所用的术语“聚氨酯”(PU)或聚氨酯分散体(PUD)和相关术语是指从聚异氰酸酯(意指在每一分子上具有多个(两个或更多个)异氰酸酯(NCO)基团的异氰酸酯))和多元醇(意指具有多个(两个或更多个)官能羟基的化合物)如二醇制得的共聚物。各种类型的聚异氰酸酯可用于PU生成。PU聚合反应通过聚异氰酸酯的NCO基团和多元醇的羟基来进行。基于PU的涂层组合物可用“封端”聚异氰酸酯配制，其中NCO基团用保护部分封端，因此防止涂层组合物聚合直到其被加热以去除保护部分为止。高温会对NCO基团“解除封端”，这会使与多元醇的聚合反应继续，从而生成PU分子。因此，基于“封端”聚异氰酸酯的PU可在将包括聚异氰酸酯和多元醇组分的组合物涂覆于衬底上之后聚合。通过加热以对NCO基团“解除封端”因此去除保护部分来引发所述聚合。涂层组合物还可以用反应过的PU制剂配制，所述反应过的PU制剂是由过量聚异氰酸酯与多元醇或多元醇混合物(例如聚酯多元醇、聚醚多元醇或聚碳酸酯多元醇)用以形成预聚物的反应所产生。例如，可将改善的涂层组合物配制成完全反应的PU的水性分散体(称作PUD)。以PU小粒子(例如，尺寸为0.1μm至3.0μm)形式提供PUD，分散于水中以形成化学和胶体稳定的分散体。可通过外部乳化剂或通过在聚合物中包括亲水中心(如阳离子团或阴离子团)使所述分散体稳定。适用于包括于所公开的组合物中的PUD的一些实例为通过亲水中心稳定化的基于聚碳酸酯或基于聚酯的PU的水性分散体。除PUD以外，所公开的组合物可包括具有“封端”异氰酸酯组分的PU。可将这些封端PU称作“硬化剂”或“交联剂”，并且在涂层组合物涂覆于金属衬底上并随后加热后，其会与预聚物分子反应。所公开的组合物可包括一种以上(两种、三种、四种等)类型的PU、一种以上(两种、三种、四种等)类型的PUD，以及一种以上(两种、三种、四种等)类型的异氰酸酯。

[0022] 如本文件中所用的术语“聚酯”(PE)或聚酯分散体(PED)和相关术语是指可用于配制所公开的涂层组合物的粘合剂组分之一。所述术语是指一类在主链中含有酯官能团的聚合物。各种类型的PE可用于改善的涂层组合物，如脂族或芳族PE。术语“丙烯酸酯”、“聚丙烯酸酯”、“丙烯酸类”和相关术语是指衍生自丙烯酸和相关化合物的聚合物。在一些情况下，上述化合物的衍生物或共聚物与其它化合物可用于所公开的涂层组合物。

[0023] 如本文件中所用的术语硬化剂和交联剂以及相关术语是指将一条聚合物链与另一条连接的化合物。可将其并入所公开的涂层组合物中。例如，各种类型的异氰酸酯可用作交联剂。这些异氰酸酯包括但不限于脂族二异氰酸酯单体。用于加热时会聚合的二组分PU体系的封端聚异氰酸酯可称作“硬化剂”并可并入所公开的涂层组合物中。在另一实例中，可采用三聚氰胺交联剂。

[0024] 如本文件中所用的术语“聚酰胺”(PA)是指具有酰胺官能团的聚合物。可适当并入本发明的组合物中的PA的一些实例为PA 12以及PA 11。PA 12为具有在每一酰胺键之间含有12个碳的烃链的聚酰胺，而PA 11在每一酰胺键之间有11个碳。PA 11与PA 12显示类似的性质，如低吸水率和/或耐磨性。适用于本发明组合物的PA 12的一些实例为由 提供的 或由 提供的 合适的PA 11的实例为由 提供的 可适当地并入本发明的组合物中的PA的其它实例为以通用名称“Nylon”已知的PA。例如，可将ω-氨基十二酸单体或十二内酰胺单体的聚合物称作Nylon 12。涂层组合物中所包括的PA通常具有不溶性并且以粉末形式并入组合物中。可并入本发明的组合物中的PA粉末包括研磨粉末和沉淀粉末。PA通常以粉末形式提供(“递送”)。PA粉末可由“粒度”或“平均粒度”(意指“平均粒径”或d50，其可在约1μm至约100μm的范围内)描述。所公开的组合物可包括一种以上(两种、三种、四种等)类型的PA粉末，如不同PA或其混合物的粉末或者不同平均粒度的粉末。在涂层组合物中，PA组分可充当质地化剂(texturing agent)。
而且，PA分子含有反应性端基，如末端羟基和末端氨基，其会在涂布过程期间与涂层组合物的其它组分反应。例如，在涂层组合物中，异氰酸酯的NCO基团与PA的末端羟基和末端氨基反应，并且与PUD和/或PE的羟基反应。与基于有机溶剂的涂层产品相比，如本文所公开的水基涂层组合物允许并入有利地较大量的PA以及有利地较高的PA与其它组分如合成粘合剂例如PU的比率。换句话说，在所公开的水基组合物中，以下一或两个可高于先前已知的适用于涂布金属衬底的基于有机溶剂的涂层产品：(1)PA的重量含量以及(2)PA含量与组合物的其它组分中的一种或多种如合成聚合物粘合剂的含量比。根据一些实例的水基涂层组合物可包含以下量的PA：约1-40％、5-30％、5-35％、5-40％、≥15％、15-25％、15-30％、15-
35％、15-40％、≥17％、17-25％、17-30％、17-35％、17-40％、≥20％、20-25％、20-30％、
20-35％或20-40％，例如约17％、约35％、约30％、约20％、约15％、约10％或约6％PA，以干重计。如本文所公开的水基涂层组合物可含有各种干重比的PA与粘合剂(如PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)，例如约1:5至约5:1、约1:3至约5:1、约1:1至约1.5:1、约1:1至约2.5:
1、约1:1至1:3或更高、1:2.5或更高、1:2或更高、1:1.5或更高、1:1或更高、1.5:1或更高、约
5:1、4:1、3:1、2:1、1.4:1、1.1:1、1:1、1:3、1:4或1:5。术语“比率”当用于本文中时意指在一个单位的组合物重量中，PA粉末的重量与固体粘合剂(如PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)重量的比率。相比来说，已知用于金属衬底的基于有机溶剂的涂层产品可有最多15干重％的PA以及最多1:3的PA/PU干重比。

[0025] 除一种或多种粘合剂、PA和水以外，所公开的涂层组合物还可含有各种其它组分，诸如但不限于交联剂和/或催化剂(如PU或PE成膜)、消泡剂、润湿剂、蜡、消光剂、稳定剂、染料、颜料和/或有机溶剂。下文描述可并入涂层组合物中的组分的一些非限制性实例。消泡剂为具有低表面张力、渗入泡沫薄片以使其不稳定并且破裂的试剂。消泡剂的一些大类为聚硅氧烷消泡剂、油基消泡剂或基于聚合物的消泡剂。所公开的组合物中所用的消泡剂的一个实例为聚醚硅氧烷共聚物。所公开的组合物中所用的润湿添加剂的一些实例为聚醚改性的硅氧烷、多官能硅氧烷表面活性剂和烷氧基化物。蜡可用于改善表面滑动性并改善耐刮性。合适的蜡的一些非限制性实例为棕榈蜡、聚乙烯蜡、聚烯烃蜡、聚四氟乙烯蜡和酰胺蜡。虽然涂层组合物基于水(意指水被用作主要溶剂)，但是非水的水混溶性有机溶剂诸如但不限于酯，例如丁二醇或Rhodiasov，也可以包括于本发明的组合物中。还可以包括消光剂，如微米尺寸化的消光聚脲。表1.改善的涂层组合物的示例性制剂

[0026] 下文以及表1中所提供的描述说明了示例性涂层组合物的制剂。下文以及表1列出并且描述为“存在”于组合物中的组分列表没有限制性。本发明的组合物的一些实例包括所列组分，但是也可以包括其它组分。一些其它实例可仅由或基本上由所列组分组成。当组分的含量范围具有下限零(0)时，意指至少在一些组合物中不需存在所述组分(也就是说是任选的)。组合物的一些实例如下。在一些实例中，粘合剂(意指一种或多种粘合剂)以10-60干重％、15-40干重％或20-30干重％的量存在。在一些其它实例中，第一粘合剂为PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种，并且以10-60干重％、15-40干重％或20-30干重％的量存在。第二粘合剂以0-10干重％、0-5干重％或1-5干重％的量存在。交联剂(意指一种或多种交联剂)(诸如但不限于异氰酸酯或三聚氰胺中的一种或多种)以5-30干重％、5-20干重％或5-10干重％的量存在。PA(意指一种或多种PA)(诸如但不限于PA 11或12中的一个或两个)以1-40干重％、5-30干重％或15-25干重％的量存在。蜡(意指一种或多种蜡)以0-10干重％、0-3干重％或0-1干重％的量存在。消泡剂(意指一种或多种消泡剂)以0-8干重％、0-1干重％或0-0.5干重％的量存在。润湿剂(意指一种或多种润湿剂)以0-8干重％、0-1干重％或0-0.5干重％的量存在。催化剂(意指一种或多种催化剂)以0-8干重％、0-1干重％或0-0.5干重％的量存在。颜料(意指一种或多种颜料)以0-30干重％、0-20干重％或0-5干重％的量存在。水以下述量存在：1-80重量％、5-80重量％、10-60重量％、20-70重量％或30-50重量％/最终组合物的重量。有机溶剂以下述量存在：0-50重量％、0-20重量％或5-10重量％/最终组合物的重量。

[0027] 另一示例性组合物包括10-60干重％合成聚合物粘合剂、5-30干重％交联剂、1-40干重％PA、0-10干重％蜡、0-8干重％消泡剂、0-8干重％润湿剂、0-8干重％催化剂、0-30干重％颜料、0-50重量％有机溶剂/最终组合物的重量以及1-80％重量水/最终组合物的重量。一种示例性组合物包括10-60干重％第一合成聚合物粘合剂(其中所述第一合成聚合物粘合剂为PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)、0-10％第二合成聚合物粘合剂、5-30干重％交联剂、1-40干重％PA、0-10干重％蜡、0-8干重％消泡剂、0-8干重％润湿剂、0-8干重％催化剂、0-30干重％颜料、0-50％重量有机溶剂/最终组合物的重量以及1-80重量％水/最终组合物的重量。另一组合物包括15-40干重％合成聚合物粘合剂、5-20干重％交联剂、5-35干重％PA、0-3干重％蜡、0-1干重％消泡剂、0-1干重％润湿剂、0-1干重％催化剂、0-20干重％颜料、0-20重量％有机溶剂/最终组合物的重量以及10-60重量％水/最终组合物的重量。另一示例性组合物包含15-40干重％第一合成聚合物粘合剂(其中所述第一合成聚合物粘合剂为PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)、0-5％第二粘合剂、5-20干重％交联剂、5-35干重％PA、0-3干重％蜡、0-1干重％消泡剂、0-1干重％润湿剂、0-1干重％催化剂、0-20干重％颜料、0-20％重量有机溶剂/最终组合物的重量以及10-60重量％水/最终组合物的重量。另一示例性组合物包括20至30干重％合成聚合物粘合剂、5-10干重％交联剂、17-35干重％PA、0-1干重％蜡、0-0.5干重％消泡剂、0-0.5干重％润湿剂、0-0.5干重％催化剂、0-5干重％颜料、5-10重量％有机溶剂/最终组合物的重量以及30-50％重量水/最终组合物的重量。另一示例性组合物包括20-30干重％第一合成聚合物粘合剂(其中所述第一合成聚合物粘合剂为PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)、0-5干重％或1-5干重％第二合成聚合物粘合剂、5-10干重％交联剂、17-35干重％PA、0-1干重％蜡、0-0.5干重％消泡剂、0-0.5干重％润湿剂、0至0.5干重％催化剂、0-5干重％颜料、5-10％重量有机溶剂/最终组合物的重量以及30-50重量％水/最终组合物的重量。

[0028] 一些涂层组合物用于产生“透明”涂层，这意指具有相对较高的可视透明程度的层。这种透明涂层可以在漆涂层涂覆之后涂覆于金属衬底上作为最终保护层。然而，无需涂覆漆涂层；“透明”涂层可以直接涂覆于金属衬底上或在预处理或底涂层中的一种或多种涂覆之后涂覆。甚至当意图使组合物产生“透明”涂层时，所述组合物可含有颜料或色彩。使用涂层组合物的一些其它实例来产生不透明或有色的涂层，并且可以含有各种颜料、色彩或填充剂以产生相应的视觉效果。

[0029] 所公开的组合物具有用于涂布金属衬底的组合物中所需的性质和规格，如粘度。例如，所公开的水基涂层组合物可具有在约30秒至200秒范围内的粘度，所述粘度是在20℃下用4mm杯根据DIN EN ISO 2431测量得。例如，组合物可具有2:1的PA/PU比、约40干重％的PA 12，并且具有约120秒的粘度。相比来说，对于相同的PA含量，基于溶剂的涂层显示高得多的粘度。粘度与所公开的组合物相同并且PU含量相当的基于有机溶剂的涂层产品可保有最多约15干重％的PA 12。不意图受理论束缚，基于有机溶剂的涂层中的PA会吸收溶剂并且膨胀，因此粘度增大。相比之下，在所公开的水基涂层中，PA 11和/或PA 12不吸水，因此粘度不会随其增加而提高。在基于有机溶剂的涂层中，可添加不超过15干重％的PA 11和/或PA 12而不产生聚结物。所得粘度太高(根据上述标准测量时高于120秒)因此不可能将所得制剂用于滚涂。

[0030] 虽然不想受以下陈述的束缚，但是所公开的水基组合物保持较高PA含量同时维持类似于具有较低PA含量的基于有机溶剂的涂层产品的粘度的能力可归因于显示在水中的膨胀性小于在有机溶剂中的PA粉的颗粒。然而，上述机理不意图具有限制性，除非具体地如此规定。不论所涉及的机理如何，所公开的涂层组合物中的PA含量和/或PA与其它组分如合成聚合物粘合剂(例如PU、PE或丙烯酸类中的一种或多种)的比率会向所公开的组合物和所得涂层以及经过涂布的产品提供意外且有利的性质，诸如但不限于所形成的涂层的柔度、其耐磨性、哑光(低光泽)表面和耐尘性。由所公开的组合物形成的涂层有利地对环境影响例如UV辐射具有抗性。

[0031] 可关于由各种测试程序和规程测定的量值来描述所公开的组合物的性质和优势。一些测试和规程(也可称作“规范”)参考了由德国柏林Deutsches Institut für Normung e.V.(德国标准化协会)出版的标准的DIN号。一些其它测试和规程参考了由ASTM国际(美国)出版的ASTM号。因此，所述标准描述于Deutsches Institut für Normung e.V.或ASTM国际的相应出版物中。例如，涂层的表面光泽度可通过使用光泽计测量镜面反射来测定。在
60°的角度下使用规范DIN EN 13523-2分析进行测量，由如本文所公开的组合物形成的涂层的光泽度可在5至50单位光泽度的范围内。涂层的柔度可通过使用DIN EN 13523-7(T折叠分析，其为一种通过观测经过涂布的试板折弯时的破裂或胶粘性损失来评价金属衬底上的有机涂层的柔度和胶粘性的方法)进行评估。在T折叠分析中，由所公开的组合物形成的涂层可显示在0-0.5T范围内的性能。

[0032] 耐磨性可通过Taber测试使用规范ASTM D 4060-90来评价，所述规范测量在两个CS-10型支承轮(每一轮上负有500g的重量)经历1000、2000、3000或其它数目的规定旋转(循环)之后涂层的重量和厚度损失。在Taber测试中，由所公开的组合物形成的涂层可显示1000转≤20mg的耐磨性。通过将涂层曝露于不同类型和水平的紫外辐射，使用规范DIN EN 
13523-4来测定耐UV性。例如，可进行UV-A和UV-B抗性测试，在此期间使样品在两种不同测试中曝露于341nm UV辐射以进行UV-A抗性测试以及曝露于313nm UV辐射以进行UV-B抗性测试，在温度60℃和环境湿度下持续4小时，接着在100％相对湿度下在50℃下持续4小时。
由所公开的组合物形成的涂层可显示在UV-A辐射1000小时之后留下至少70％光泽的耐紫外性。根据一些实例的涂层可在UV-B曝露500小时之后显示留下至少80％的光泽。

[0033] 所公开的涂层组合物的另一优势为涂覆于金属衬底时(湿)涂层的厚度减小以及所形成的干涂层的厚度减小。例如，由所公开的组合物在金属衬底上形成的干涂层的厚度可为约2-20μm。所公开的涂层在这个区域显示改善的性质，如厚度小于由具有接近或类似的合成聚合物粘合剂含量的基于溶剂的油漆所得的干涂层。在另一实例中，由所公开的组合物形成的干涂层的厚度可为2-20μm，并且与具有接近或类似的合成聚合物粘合剂含量的基于有机溶剂的涂层相比时，所述干涂层还可显示其它改善的性质，如本文件中所述的那些性质。相比来说，由具有相当PA和粘合剂含量的基于有机溶剂的产品所形成的典型干涂层具有约10-30μm的厚度。

[0034] 由所公开的组合物形成的干涂层的减小的厚度产生许多优势。例如，涂覆涂层时减小的厚度使得涂层涂覆后的干燥时间减少。干燥时间减少又会提高涂布过程的效率。例如，如果用如本文所公开的水基涂层组合物取代基于有机溶剂的涂层产品，那么工业滚涂线(下文较详细地讨论)的加工速度可提高35％。另外，水基组合物的厚度减小可通过减少材料成本(因为每个表面积需要涂覆更少量的涂层组合物)以及减少能量成本(归因于干燥时间减少)来节约成本。

[0035] 本文公开的组合物显示改善的对铝衬底的胶粘性，这允许此类组合物直接涂覆于铝衬底、除油污并且用铬预处理或无铬预处理进行预处理。所公开的组合物可作为单层涂层直接涂覆于这种衬底上。组合物也可以涂覆在底涂剂或打底层上方以形成面涂层。制造工艺

[0036] 还公开了得到或制造所述改善的含有聚酰胺和聚氨酯的水基涂层组合物的示例性方法和工艺。在所公开的制造工艺中，使用分散器通过正常搅拌使合成聚合物粘合剂与其它组分(如添加剂)混合。接着添加水和溶剂。PA粉末最后引入并且通过正常搅拌分散工艺(如油漆生产者通常所用的那些)来添加。相当的基于溶剂的制剂通常需要用叶片电动搅拌机进行强分散以将PA并入油漆中。与制备相当的基于溶剂的制剂的工艺相反，在制造所公开的组合物的工艺中，不需进行快速搅拌以并入PA粉末，因为所述粉末会容易地分散于制剂中而不会聚结。使用方法和所得产品

[0037] 还公开了与使用改善的水基合成聚合物涂层组合物有关的示例性方法和工艺，以及通过使用改善的含聚酰胺和聚氨酯的水基涂层组合物所得的产品。将改善的涂层组合物用于处理如涂布或涂装金属表面或衬底。因此，使用所公开的涂层组合物的方法或工艺可称作涂布、处理或涂装或者相应用途的方法或工艺。改善的涂层组合物可因各种原因例如保护、改善外观、改善耐蚀性或其它原因而使用。除非有特别规定，否则与使用改善的涂层组合物有关的方法和工艺不意图受限于上述原因或所得结果。

[0038] 如本文所用的术语“金属表面”一般意指一定量金属如铝合金或金属衬底、物品或物件的外部。术语“金属衬底”意图涵盖可由本发明的改善的水基涂层进行处理如覆盖、涂装或涂布的任何表面、物件、材料或物品。术语“金属衬底”或“金属表面”不意图受限于所用金属类型。适用于由所述改善的水基涂层处理的金属表面或衬底可由铝与各种元素如Si、Mg、Cu等的合金组成，且可为由大致上纯铝组成的表面或衬底。在这种情况下，可将所述金属表面或衬底称作“铝合金表面”、“铝合金衬底”、“铝表面”、“铝衬底”或其它相关术语。无论铝是合金化的或非合金化的，术语“铝表面”、“铝衬底”或其它相关术语都不意图受限于所用铝类型。所公开的涂层组合物也可以用于钢衬底上。

[0039] 由改善的涂层组合物处理的金属衬底的非限制性实例为金属片，包括未经进一步切割和成形的金属卷片；通过切割和任选地其它成形形式(如冲压、压花或压制)而成形的金属片；大致上平坦的或三维的成形金属面板；金属物品或物件(包括从金属片和/或金属面板组装或包括金属片和/或金属面板的物品或物件)。更一般来说，由改善的涂层组合物处理的金属衬底涵盖金属表面或者包括金属表面的物品和其它产品或零件。金属衬底如上文所讨论的实例可包括不同于具体讨论的组分的组分，或者还可包括除具体讨论的组分以外的组分，包括非金属组分。金属衬底的一个实例为卷闸，其也可以被称作卷帘、下卷帘(roll-down shutter)或其它相关术语。这些术语和相关术语一般是指由铝面板或铝型材组成的帘状结构，其可为卷成形或挤出的。图1中说明了卷闸(100)的一个实例。除铝面板(110)以外，卷闸还可以包括其它组件，包括非金属组件，如绝缘物(120)。出于保护、绝缘和其它目的，卷闸可安装在窗户和门洞中，或其它类型的开口中。例如，可安装卷闸以用于闯入防护、视线防护、太阳防护、气象防护、噪声防护、温度或光线控制等。可将卷闸或者卷闸面板描述成“衬底”。金属衬底的其它实例包括机械中所用的零件或面板(如机动车、船或飞机的零件或面板)；器具、厨房设备、硬件、实验室设备或工业设备中所用的零件或面板；电子柜零件；结构件；建筑零件或面板；或任何其它合适应用中所用的零件或面板。例如，改善的水基涂层可用于处理建筑面板，如墙板(siding)，或全立面覆盖物。术语“金属衬底”(包括“铝衬底”)可涵盖许多物品、物件或产品并且可具有任何尺寸或厚度。衬底可具有任何厚度，例如约0.1mm至4mm(1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mm)的厚度。此外，涂有改善的涂层组合物的金属衬底可用于较宽的环境或条件范围，包括温度和湿度范围，并且可用于室内以及室外条件下。

[0040] 术语“衬底”或“表面”可表示经过处理或未经过处理的金属衬底或表面。这些术语和相关术语也可以表示在处理之前、之后或期间的衬底或表面。此外，除所述改善的水基涂层以外，各种类型的处理和涂布也可用于或应用于衬底或表面上。其它处理和涂布可在涂覆所述改善的水基涂层之前、之后或期间应用。例如，可对金属衬底或表面进行除油污、平滑化、质地化、砂磨、喷砂、蚀刻、底涂、涂装、涂清漆或其它处理。可将以下各者中的一种或多种涂覆于衬底：预处理涂层、底涂剂、漆涂层、透明涂层或清漆。图2中示意性说明了具有几个涂层的铝衬底的一个实例。在图2中，铝衬底210涂有可包括铬或可无铬的预处理涂层220。预处理涂层220涂有可包括聚酯或聚氨酯的打底层230。打底层230涂有可为聚氨酯/聚酰胺共混物的透明涂层240。

[0041] 还公开了使用所述改善的涂层组合物的工艺。当改善的涂层组合物用于处理金属衬底时，通过各种合适的方法和技术，在金属衬底上形成稳定涂层的条件下将涂层组合物涂覆于金属表面或衬底上。例如，涂覆可通过浸渍、刷涂、喷雾(喷涂)、流涂、刀涂或辊涂(也称作滚涂)来进行。

[0042] 术语“滚涂”、“辊涂”和相关术语可互换使用以指一种连续的自动化工业过程，用于在对金属片进行切割或以其它方式成形之前有效涂布金属卷片。滚涂可处理金属片的整个表面，从而提供牢固粘合的成品和均匀涂层。经过滚涂的金属表面(也可以称作经过预涂装)经常比成形之后涂装的金属表面(后涂装金属)更加耐用并且更具耐蚀性。滚涂工艺可大体描述如下，但可能会对下文非限制性描述产生变化或偏离。图3A中示意性说明了工业滚涂线300。在滚涂期间，以卷带310(还可描述成卷片或卷材)的形式提供金属衬底如钢片或铝片。金属卷材310位于在涂布线300的起始处，所述涂布线300可包括但不限于开卷机320、入口存储器330、用于清洁和/或转化涂层的预处理区域340、干燥器350、底层涂布机
360、固化炉370、上涂布机380、成品罩390、水淬浴400、出口存储器410、截断器420和卷取机
430。在一种连续工艺中，将卷材退绕、清洁、处理、底涂和涂装，随后再重卷于其它端并进行包装货运。滚涂线可高速(例如至少160m/min或最多200m/min)加工金属片。滚涂工艺可包括以下步骤或相关步骤中一些或全部的组合：使正在进入所述线的金属片贴附于所述线中前方的片材，这可称作“缝合”；对卷材进行退绕(开卷)；使所述带变平；清洁所述带；用化学物质预处理金属衬底；干燥；将底涂剂或打底层涂覆于金属带的一或两侧；一个或多个固化步骤；冷却；涂覆一层或多层涂层；冷却；以及重绕所述经过涂布的片材。上述步骤不意图具有限制性，并且可以涉及其它(或更少)步骤。

[0043] 滚涂工艺中所涉及的特定步骤和条件是由各种因素决定，如滚涂设备的类型、涂层类型和/或所涂布的金属衬底的类型。例如，经受滚涂工艺的铝衬底可能需要在被涂覆任何涂层之前进行除油污和/或清洁。接着可涂覆预处理涂层以改善金属与随后涂层之间的粘合，以及改善耐蚀性。铬基或钛基产品可以用于预处理。在预处理之后，干燥铝衬底，接着可以例如通过辊将底涂剂涂覆于衬底的一或两侧。接着可在高温(例如150-280℃)烘箱中固化所述铝衬底，持续适当的时间，例如5-100秒。在离开烘箱时，铝衬底例如通过空气和/或水来冷却。如图3B中所示意性说明，接着涂覆涂层组合物，并接着在固化炉中固化。图3B说明了将液体涂层450涂覆于金属带460的辊440。接着使经过涂布的铝片穿过固化炉470。随后冷却所述衬底。因此，涉及涂覆几个涂层的滚涂工艺和滚涂线需要相应数目的涂布间和烘箱以及相应数目的涂层涂覆步骤和固化步骤。在涂覆面涂层之后，可对铝衬底进行额外的印刷、加条纹和压纹以产生特殊的视觉效果。在所述处理之后，可以将铝衬底重卷和/或进一步加工，例如通过切割进行加工。虽然上述工艺步骤适用于处理铝衬底，但是其也可适于处理其它衬底如钢。

[0044] 如先前所讨论，与基于有机溶剂的制剂相比，改善的涂层组合物使得在涂覆于金属衬底上时在金属衬底上的涂层更薄。例如，由所公开的组合物形成的涂层可为约5-8μm厚，或与由基于有机溶剂的产品形成的涂层相比厚度减小40-45％。涂层厚度减小会有利地实现涂布工艺。例如，厚度减小使得涂层在涂覆之后的干燥时间减少，和/或允许干燥温度或固化温度较低。干燥时间和/或固化时间减少或温度降低又会提高涂层工艺的速度。例如，如果用如本文所公开的水基涂层组合物取代基于有机溶剂的涂层产品，那么工业滚涂线(下文有较详细的讨论)的加工速度可提高30-35％，这可实现160-200m/min的速度。另外，由水基组合物形成的涂层的厚度减小可通过减少材料成本(因为每个表面积需要涂覆更少量的涂层组合物)以及减少能量成本(归因于干燥时间减少)来节约成本。本发明中所述的涂层的固化时间可为5秒至100秒，峰值金属温度(PMT)从150℃于280℃而变化。以下实施例仅供说明之用而不会对其构成任何限制。在阅读本说明书之后，在不脱离本发明的精神的情况下，各个实施方案、其修改和等效体可对本领域技术人员自我显现。表2.涂层组合物的实验室制剂
实施例
实施例1
涂层组合物的实验室制剂和测试

[0045] 根据表2中说明的制剂制得涂层组合物。制备组合物并且在室温(15-35℃)下混合。以表2中所列顺序添加制剂的组分。仅必需较短至平均搅拌持续时间(例如在10-20m/s下15分钟)来依次并入原料。据观察，PA分散极易。

[0046] 实验室制剂中所用以及表2中所列的组分提供如下。PU 1和PU 2是从两个不同的供应商以水性聚氨酯分散液的形式提供。丙烯酸类以水性分散液的形式提供。异氰酸酯1和2是从两个不同的供应商以两种水基封端异氰酸酯的形式提供。PE 1和2以两种不同聚酯的形式提供。消泡剂为水基消泡添加剂。润湿剂为水基湿润添加剂。蜡为水基蜡。水为去矿质水。有机溶剂1和2为两种与水相容的高沸点溶剂。PA为PA 11、PA 12或这两者的混合物。

[0047] 合适的异氰酸酯的实例包括但不限于二异氰酸六亚甲酯；2,2,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯；环己基-1,4-二异氰酸酯；异佛尔酮二异氰酸酯；二环己基甲烷-4-4'-二异氰酸酯；1,3,5-三甲基(2,4'-ω-二异氰酸酯基甲基)苯；甲苯二异氰酸酯；和二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯。合适的聚氨酯的实例为一个分子的1,4-丁二醇和两分子的异佛尔酮二异氰酸酯或二异氰酸六亚甲酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、1,3,5-三甲基(2,4'-ω-二异氰酸酯基甲基)苯、甲苯二异氰酸酯与二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯等的加合物。羟基官能粘合剂与例如任选地封端的二异氰酸酯或聚异氰酸酯的异氰酸酯基反应。合适的蜡可基于聚乙烯。合适的聚酰胺包括但不限于聚酰胺6、11与12。

[0048] 将制剂1-6涂覆于先前洗涤、清洁预处理并且涂有PE基(白色)或PU基(棕色)打底层的铝衬底上。用棒涂机将制剂涂覆于衬底上，接着在烘箱中固化以达到220℃至245℃的PMT。在固化后，测试涂层以测量各种性质如柔度、耐磨性、耐紫外性和/或耐蚀性。与具有相当粘合剂含量的基于有机溶剂的制剂相比，制剂显示改善的性质。具有不同PA含量的表2制剂显示不同结构、光泽和耐磨性。例如，制剂3当以10μm厚度(最终干涂层厚度)涂覆于白色PE基涂层上时显示20单位的光泽水平，所述光泽水平是在60°测量。在曝露于UV-B 1000小时之后，透明涂层仍保持最初光泽的80％。制剂3显示良好的胶粘性和涂层间胶粘性、0.5T的柔度和良好的耐磨性，在1000个Taber转之后损失4mg。类似地，制剂1当以8μm厚度(最终干涂层厚度)涂覆于白色PE基涂层上时显示20单位的光泽水平，所述光泽水平是在60°测量。在曝露于UV-B 1000小时之后，透明涂层仍保持最初光泽的100％，并且在曝露于UV-B 2000小时之后，透明涂层仍保持最初光泽的80％。制剂1显示良好的胶粘性和涂层间胶粘性、0.5T的柔度和良好的耐磨性，在1000个Taber转之后损失3mg。
实施例2
涂层组合物的制造以及在滚涂线上的涂覆

[0049] 根据实施例1中所讨论的制剂1制得400kg水基透明涂层，并且在涂布线上用于涂布铝卷片。将油漆以160米/分钟涂覆在白色打底层上方，从而形成干厚为约6μm至10μm的涂层。所得涂层显现为均匀结构的膜，没有可见的变黄和缺陷。所述涂层显示对打底层良好的胶粘性、难以从打底层和衬底去除所述透明涂层，并且光泽水平测量为25个单位。铝涂装产品的性质类似于实验室结果。

[0050] 所有上文引用的专利、专利申请、公布和摘要的整体都以引用的方式并入本文中。已经在实现本发明的各个目标期间描述了本发明的各个实施方案。应认识到这些实施方案仅是说明本发明的原理。在不脱离如在以上权利要求书中定义的本发明的精神和范围的情况下，其众多修改和改适将对本领域技术人员显而易见。