專利名稱：含水涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隨視角不同具有特定閃光及亮度變化和具有意外醒目作用和裝飾作用以及具有特殊的光亮度、分散性、使用性能和均一性的含水單色或多色涂料組合物。更具體說，本發(fā)明涉及適合于噴涂、輥涂或刷涂的除含有常用添加劑和基礎(chǔ)組分外還含有適當(dāng)用量的成膜物質(zhì)和增稠劑的水基單色或多色涂料組合物。該新的涂料組合物的粘度可通過改變六偏磷酸鈉與硫酸鋁的比值在1∶2至2∶1間變化，在100至50000厘泊范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
目前，以水基漆替代溶劑基漆已日漸明顯，這是因?yàn)槿軇┯泻φ魵鈸]發(fā)引起環(huán)境和人體健康方面的問題。
多年來，所謂多色涂料組合物引起了極大關(guān)注，此類組合物是含有單色液滴或彼此不相溶合的不同顏色液滴的組合物，從而將其施用于某一表面時，可獲得極滿意的色彩效果。
由US-A-3，458，328已知一種主要含下列成分的組合物(a)第一可流動著色相，含一種含水親水膠體成膜劑。
(b)第二可流動含水相，顏色與第一相不同，且在(c)存在下基本不相容;
(c)所述親水膠體的不溶解劑，初始存在于至少一種上述相之中，其用量應(yīng)使所述第一可流動著色相和第二可流動含水相基本上相互不溶，其中所述組合物施用于所要求的表面時，可在其上提供一種由該第一和第二相的不同外觀的彼此間隔明顯區(qū)分的許多區(qū)域限定的裝飾涂層。
在該申請中，還指出了，不溶解劑的用量必須不足以形成不溶沉淀物，但應(yīng)僅形成半流體的離散或膠狀液滴的懸浮液。在該說明書中，特意敘述了不溶沉淀物的自消除。
在US-A-3，725，089中介紹了一種組合物，該組合物按正常讀取距離肉眼觀察其外觀為均一的，其主要組成為(a)第一可流動著色相，含一種含水親水膠體成膜劑;
(b)第二可流動含水相，顏色與第一相不同;
(c)存在于至少第一相和第二相之一中的親水膠體成膜劑的不溶解劑，用量應(yīng)使該第一和第二相彼此基本不溶，該第一相為許多離散微液滴狀，尺寸范圍大于膠體微液滴，但小于25微米，從而在肉眼正常讀取距離內(nèi)不可見，由此該組合物施用于所述表面時，在其上提供了一種具有均勻外觀的裝飾涂層。
由GB-A-2，078，243已知一種多色漆，包括一種通過兩種具有相反電荷的聚電解質(zhì)與一種反應(yīng)劑反應(yīng)而與聚電解質(zhì)之一形成絡(luò)合鹽所得到的水合液滴的含水分散液。
在所有上述三件申請中，組合物的基礎(chǔ)成分除了顏料與常用添加劑之外，還有羧甲基纖維素鈉和硫酸鋁，該分散液僅用物理方法獲得，形成的是膠體分散液。
由BE-A-735，138，已知一種制漆方法，尤其是制備多色漆的方法，其中染色或著色的含水溶液或乳液可以容許產(chǎn)生沉淀或膠凝，如果需要，沉淀物或著色或染色的凝膠可加工得到分散液?？赏ㄟ^物理方法，例如加熱，達(dá)到沉降或膠凝，但似乎將含水溶液或乳液與一種能跟第一溶液或水溶液反應(yīng)得到沉淀或膠凝的某種物質(zhì)或該物質(zhì)的水溶液相混合更有利。
在SU-A-1，045，906中，介紹了一種著色的硬微膠囊，其制法是在一聚合水溶液中乳化染料或顏料，加入鋁鹽溶液，再用膠乳處理和在50-80℃加熱。
由GB-A-1，224，390可知一種制備鋁一羧甲基纖維素絡(luò)合物(Al-CMC)的方法，該法可用于制備水漿涂料和乳液漆。根據(jù)該專利申請，通過例如將羧甲基纖維素鈉與鋁鹽混合得到產(chǎn)物，將此物質(zhì)溶于堿性水中，洗滌和干燥獲得此絡(luò)合物。
在EP-B-0，182，962中，至少公開了一種配制多色漆的方法，其中使一種或多種含陰離子纖維素增稠劑(如羧甲基纖維素鈉)的堿性介質(zhì)與含重金屬或三價金屬的無機(jī)鹽(優(yōu)選為硫酸鋁)的反應(yīng)溶液進(jìn)行反應(yīng)。由該反應(yīng)得到帶色纖維狀不溶沉淀物，從而在反應(yīng)終點(diǎn)得到一種多色顆粒的懸浮液。由此得到一種有色顆粒的無規(guī)分散液，可制成星型、盤狀、珠狀或其它形狀外觀的絲狀飾面。
因此，上述EP專利產(chǎn)品與US專利和GB-A-2078243專利的區(qū)別在于最終顆粒的形狀，在所述公知內(nèi)容中，均明顯未涉及或未預(yù)見到形成不溶解沉淀物的內(nèi)容，它能使涂漆具有長期穩(wěn)定性這一無可爭辯的優(yōu)點(diǎn)。
目前可看到的是，在美國專利3，458，328中，為了不產(chǎn)生沉淀物，而只是凝膠涂漆，則相應(yīng)地加入10%氨溶液，與硫酸鋁反應(yīng)，避免與CMC的部分反應(yīng)，即形成英國專利GB1，224，390中所述的絡(luò)合物。
已知，羧甲基纖維素鈉與硫酸鋁的反應(yīng)中，生成酸，需予以中和。如在EP0，182，962中所述那樣形成固體顆粒，也應(yīng)歸因于加入碳酸鈣和少量氫氧化鈉。事實(shí)上已知氨和氫氧化鈉與鋁鹽反應(yīng)生成凝膠狀水合物，反之碳酸鈣則不能發(fā)生此反應(yīng)。在US-A-3，458，328中所進(jìn)行的加氨反應(yīng)能中和約50%的配方中所用鋁的量并在或長或短的時間內(nèi)產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀物。
上述EP專利中所用氫氧化鈉的用量不能提供足夠的堿性程度來消耗所存在的相應(yīng)量的鋁。但該配方由于有碳酸鈣而具有所需的堿當(dāng)量，其中所述堿當(dāng)量在多相中通過反應(yīng)起中和作用。因此可以斷定，上述美國專利的膠狀外觀是由于氫氧化鋁而不是羧甲基纖維素鈉與硫酸鋁的反應(yīng)結(jié)果。在EP0，182，962的產(chǎn)品中形成絡(luò)合物也是可能的，這不是因?yàn)橛辛蛩徕}存在，而只是由于羧甲基纖維素鈉與硫酸鋁反應(yīng)得到已知的Al-CMC絡(luò)合物，它可溶于堿性水液中，它是固體顆粒狀。
但已查明，使用碳酸鈣會增加結(jié)塊或凝結(jié)，特別不利于噴涂，因?yàn)樗鼈儠氯麌娮?，硬顆粒常常脫離基層，造成不均勻的圖象，而且產(chǎn)品不象許多應(yīng)用領(lǐng)域的客戶所要求的那樣明亮、可分散性和展延性。也不具有目前市場上越來越強(qiáng)烈要求的裝飾作用和醒目作用以及亮度改變性能。
因此本發(fā)明的一個目的是要提供一種克服上述缺陷的單色或多色含水涂料組合物，更特別地是要提供一種不是懸浮液中作為不溶沉淀物的固體顆粒狀，而是用于噴涂、刷涂或輥涂的軟凝膠組合物，其粘度可視所需施用形式任意改變。本發(fā)明的再一個目的是要提供一種含水涂料組合物，其中在多色情況下，從肉眼可見距離觀察該顆粒為明亮和良好分散的，并且不必非得使用有效的施涂工藝就能施涂。本發(fā)明的一個目的至少是要提供一種具有或長或短時間的耐貯藏性能的組合物，該組合物保持其性能不變，例如不出現(xiàn)相分離或沉積或沉降等，并且當(dāng)將其施涂在基層上時，隨視角不同具有滿意的閃光性，亮度變化以及特別的醒目作用和裝飾作用。
由此意外地發(fā)現(xiàn)，如果在配方中，是向陰離子纖維素增稠劑和向鋁鹽中加入特殊的金屬鹽而不是加碳酸鈣，并按能使最終產(chǎn)物具有絕對不平常的特性的用量加入添加劑和成膜物質(zhì)，即可獲得所有上述本發(fā)明的效果和作用。
這一發(fā)現(xiàn)是出人預(yù)料的，因?yàn)榛谝阎墨I(xiàn)，人們所預(yù)期的是類似于上述EP專利那樣的固體顆粒配方，而不是相反極接近已介紹的凝膠的配方，但這種配方卻更穩(wěn)定，具有好的可見著色顆粒和改進(jìn)的分散性、均勻性和施用性。
因此本發(fā)明的目標(biāo)是一種單色或多色膠狀含水涂料組合物，其粘度最終根據(jù)所需施涂工藝而任意改變，其特征在于，除常用組分和添加劑外，它還含有2-80%(重量)的成膜物質(zhì)、0.8-10%(重量)的增稠劑和選擇的金屬鹽。
金屬鹽均可使用，其陰離子應(yīng)足夠弱，以表現(xiàn)出本發(fā)明意義上的改進(jìn)作用。第1和第2副族的金屬(例如鋅)及第4和第8副族的金屬(例如鋯)以及堿土金屬(例如鋇和鎂)的金屬鹽最優(yōu)選，但不包括鈣鹽。
該陰離子可選自能成鹽的基團(tuán)，可以是無機(jī)的或是有機(jī)的。因此上述金屬鹽中優(yōu)選為氫氧化物、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、乙酸鹽、草酸鹽、酒石酸鹽、乳酸鹽、馬來酸鹽、富馬酸鹽等。應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件及最終是否會由于改變顏色而影響該組合物來選擇該鹽。因此其中優(yōu)選鹽類為有機(jī)鹽、碳酸鹽、氯化物及氫氧化物。就實(shí)用性，成本及有效性而言，碳酸鎂為最優(yōu)先選擇的。
金屬鹽的優(yōu)選用量并不苛刻，基于組合物總重量計，其范圍一般為0.05-6%(重量)。
為使組合物的粘度在100-50000厘泊的優(yōu)選范圍內(nèi)變動，進(jìn)而改變六偏磷酸鈉與硫酸鋁的比值是適宜的。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的比值范圍為1∶2至2∶1。
而在堿性pH條件下，易于使顆粒溶解，因此，為了得到更穩(wěn)定的顆?；蚯蝮w，添加或使用多氯化鋁代替六偏磷酸鈉將是適宜的，其用量范圍為0.01-1.8%。
在一優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，本發(fā)明相應(yīng)地涉及含有下列組分的含水涂料組合物(a)10-90%(重量)水;
(b)0.1-2.5%(重量)防霉劑;
(c)0.05-2%(重量)分散劑;
(d)0.8-10%(重量)增稠劑;
(e)0.2-28%(重量)顏料;
(f)2-80%(重量)成膜劑;
(g)0.1-8%(重量)乙二醇;
(h)0.1-5%(重量)鄰苯二甲酸丁酯;
(i)0.05-3%(重量)消泡劑;
(l)0.05-6%(重量)硫酸鋁;
(m)0.1-4%(重量)六偏磷酸鈉;
(n)0.02-4%(重量)變性酒精;
(o)0.01-3%(重量)膨潤土;
(p)0.1-7%(重量)聚結(jié)劑;
(q)0.05-6%(重量)金屬鹽;
(r)0.01-2%(重量)氫氧化鈉;和(s)0.05-4%(重量)潤濕劑;
以及為了最終得到穩(wěn)定的顆粒，還含有(t)0.01-8%(重量)的多氯化鋁，其中所有重量百分比均按組合物總重量計算。
根據(jù)眾所周知的條件進(jìn)行制備本發(fā)明組合物的工藝過程。
如果所要求的是單色或多色組合物，還應(yīng)預(yù)見到合乎邏輯的某些變化。為了獲得單色組合物，一般都必須在快速攪拌下混合分別制備的溶液，直至達(dá)到所要求的顆粒規(guī)格，一般轉(zhuǎn)速為1000-2000轉(zhuǎn)/分鐘;而在多色組合物的情況下，以較慢的速度攪拌，直至獲得要求的顆粒，優(yōu)選為10-900轉(zhuǎn)/分鐘。
下列實(shí)施例對本發(fā)明做了更詳盡的描述，首先分別制備基本溶液，這些溶液分別是硫酸鋁;
六偏磷酸鈉;
乙醇;
成膜劑;
膨潤土;
潤濕劑;
金屬鹽。
根據(jù)所需產(chǎn)品，將不同的溶液倒入反應(yīng)器中，并加入其它組分，同時保持pH值、溫度和攪拌速度于預(yù)定值。
有關(guān)本發(fā)明的目的組合物的物料，還應(yīng)當(dāng)指出以下內(nèi)容。
為了獲得特別光亮的色調(diào)(主要是珠光色調(diào))，選用了發(fā)光閃亮的顏料，反之則僅選擇無光顏料，得到“暗色調(diào)”。大多數(shù)情況下，顏料可由其CAS值為區(qū)分，例如12001-26-0，1317-70-0，1317-80-2，18282-10-5，1309-37-1或544-63-8?？梢赃M(jìn)一步列舉以下顏料4792Iriodin216RutileRedPearl;4209Iriodin235RutileGreenPearl;4288Iriodin225RutileBluPearl;6960Iriodin163Shimmerpearl;4285IriodinRutilePlatinumGold;4287Iriodin219RutileLilacPearl;所有產(chǎn)品均可購自MerckAG。其它可使用的顏料包括pearlaceouswhiteSuperfine;Supersilk;Silkwhite;Superwhile;Pearlwhite;Sparkle;Supersparkle;金屬色顏料如Brass;BrillianGold;SparkleGold;GoldenBronze;Copper;Nu-AntiqueSilver;Nu-AntiqueGold;Nu-AntiqueBronze;Nu-AntiqueCopper;SuperRusset;SuperBronze;SuperCopper;以及高亮度色料如Gold;BlueRed;Green;Violet;Orange;所有產(chǎn)品均可購自Mearlin。這些顏料可單獨(dú)或相互混合使用，用量為0.2-28%(重量)。
成膜物質(zhì)可由常用于涂漆領(lǐng)域的任何已知產(chǎn)品構(gòu)成，例如苯乙烯-丙烯酸樹脂、帶支鏈烷烴羧酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂，可單獨(dú)用或共用。可列舉下列市售產(chǎn)品Repolem(Atochem產(chǎn)品)或AC-33-X(Rohm和Haas產(chǎn)品)。增稠劑也是一種選自涂漆領(lǐng)域中常用的離子型或非離子型物質(zhì)的產(chǎn)品，最好是選自已知的市售增稠劑，如羧甲基纖維素”Legacolor(Cesalpinia產(chǎn)品)、Walocel等。
為了更清楚地揭示本發(fā)明的特征，下面介紹具體說明本發(fā)明的實(shí)施例。但應(yīng)理解，這僅作舉例之用，而不是要限制本發(fā)明的范圍和權(quán)利要求的范圍。
實(shí)施例單色漆制備單色組合物基液，配方如下組分重量份水76.63防霉劑1.16分散劑0.60顏料7.00增稠劑2.15成膜物質(zhì)9.30乙二醇0.93鄰苯二甲酸丁酯1.86消泡劑0.37將它們一起攪拌直至均勻?yàn)橹?。將此制備的基液貯存?zhèn)溆谩?br> 多色漆制備多色漆基液，配方如下組分重量份水76.64防霉劑1.16分散劑0.60顏料7.00增稠劑2.14成膜物質(zhì)9.30乙二醇0.93鄰苯二甲酸丁酯1.86消泡劑0.37室溫下混合所有組分直至均勻?yàn)橹?，貯存該溶液備用。
分別制備下列溶液溶液A組分重量份水89.45硫酸鋁9.94纖維素增稠劑0.61溶液B組分重量份水94.89六偏磷酸鈉5.11溶液C組分重量份水80.05防霉劑1.21分散劑0.63二氧化鈦3.23將該混合物攪拌10-15分鐘，然后加入下列物質(zhì)組分重量份增稠劑2.25成膜物質(zhì)9.72乙二醇0.97鄰苯二甲酸丁酯1.95消泡劑0.39溶液D組分重量份變性酒精41.72增稠劑58.28溶液E組分重量份水89.70防霉劑0.30膨潤土10.00溶液F組分重量份水92.50氫氧化鈉7.50溶液G組分重量份水75.00潤濕劑25.00溶液H組分重量份水22.16溶液D1.14溶液E3.30防霉劑0.79成膜物質(zhì)67.92聚結(jié)劑4.30消泡劑0.39制備本發(fā)明的單色涂料組合物時，首先用14.65份水與51.83份上述制備的基液相混合。然后將1.03份碳酸鎂溶于6.00份水中得到鎂鹽溶液。
在一反應(yīng)器中將4.49份上述溶液A與2.06份水和6.023份如上所述制備的溶液B放在一起。室溫下向該混合物中加入66.48份上述基液+水、7.03份碳酸鎂溶液、12.90份溶液H、0.17份溶液F、0.36份溶液G和0.86份消泡劑，同時劇烈攪拌并保持pH值為6.8-7.3。根據(jù)所用顏料，當(dāng)在基材上施涂時，該涂料組合物提供一種有亮光反射和極滿意的外觀的明亮色彩。
制備多色組合物時，將1.25份碳酸鎂混入6.28份水中，單獨(dú)制備碳酸鎂溶液。在一反應(yīng)器中，倒入6.28份上述溶液A、2.51份水，5.24份溶液B、62.88份上述單獨(dú)制備的基液，并在慢速攪拌下，再加入7.54份碳酸鎂溶液、13.84份溶液H、0.20份溶液F、0.44份溶液G和1.04份消泡劑。當(dāng)在基材上施涂時，該涂漆在均一的背景色和不同顏色的小色點(diǎn)之間表現(xiàn)出滿意的對比效果，具有特殊的裝飾和醒目效果。
根據(jù)本發(fā)明，如果將1-5份的單或多色組合物與9-5份成膜媒體-包括10-50份水、0.65-3份防霉劑、0.2-6份增稠劑、0.5-12份滑石、10-28份成膜物質(zhì)、0.2-6份聚結(jié)劑、0.05-4份消泡劑、0.01-3份分散劑和0.05-3份潤濕劑放在一起，可獲得噴涂、刷涂或輥涂的涂漆產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種單色或多色涂料組合物，該組合物施涂在基材上時，表現(xiàn)出意外的閃光性、隨視角的亮度變化和特別的醒目效果和裝飾效果，其特征在于，它除含有常用的成膜物質(zhì)、增稠劑和已知添加劑外，還含有0.05-6%(重量)的金屬鹽，并且其粘度可根據(jù)所要求的用途而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，其特征在于金屬鹽選自鋇、鎂、鋅和鋯的氫氧化物、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、乙酸鹽、草酸鹽、酒石酸鹽、乳酸鹽、馬來酸鹽和富馬酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的涂料組合物，其特征在于金屬鹽是碳酸鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其特征在于其粘度為100至50000厘泊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其特征在于成膜物質(zhì)的用量為2-90%(重量)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的涂料組合物，其特征在于增稠劑的用量為0.8-10%(重量)。
7.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的涂料組合物，其特征在于六偏磷酸鈉與硫酸鋁的比值保持在1∶2至2∶1之間，以便根據(jù)所要求的用途，改變粘度。
8.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的涂料組合物，其特征在于使用用量為0.01-8%(重量)的多氯化鋁代替六偏磷酸鈉，以獲得穩(wěn)定的顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的涂料組合物，其特征在于它包括組分(a)10-90%(重量)的水;(b)0.1-2.5%(重量)的防霉劑;(c)0.05-2%(重量)的分散劑;(d)0.8-10%(重量)的增稠劑;(e)0.2-28%(重量)的顏料;(f)2-80%(重量)的成膜物質(zhì);(g)0.1-8%(重量)的乙二醇;(h)0.1-5%(重量)的鄰苯二甲酸丁酯;(i)0.05-3%(重量)的消泡劑;(l)0.05-6%(重量)的硫酸鋁;(m)0.1-4%(重量)的六偏磷酸鈉;(n)0.05-6%(重量)的金屬鹽;(o)0.1-7%(重量)的聚結(jié)劑;(p)0.01-2%(重量)的氫氧化鈉;(q)0.05-4%(重量)的潤濕劑;(r)0.01-3%(重量)的膨潤土;(s)0.02-4%(重量)的變性酒精;和為最終獲得穩(wěn)定顆粒還包括(t)0.01-8%(重量)的多氯化鋁，其中所有重量百分比均表示基于組合物總重量的百分比。
10.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的含水涂料組合物，特別適用于噴涂、刷涂或輥涂，其特征在于用1-5份單或多色組合物與9-5份含下列物質(zhì)的媒體混合而成10-50份水、0.65至3份防霉劑、0.2至6份增稠劑、0.5至12份滑石、10至28份成膜物質(zhì)、0.2至6份聚結(jié)劑、0.05至4份消泡劑、0.1至3份分散劑和0.05至3份潤濕劑。
11.制備以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的單色或多色含水涂料組合物的方法，其中這兩種組合物的基液、以至硫酸鋁、六偏磷酸鈉、成膜物質(zhì)、膨潤土、氫氧化鈉、潤濕劑和金屬鹽的溶液等是先期制備的，其特征在于，制備單色組合物時，將不同的溶液和各自的基液共同置于一反應(yīng)器中，攪拌速度保持在1000至2000轉(zhuǎn)/分鐘，直至達(dá)到要求的規(guī)格為止;而制備多色組合物時，攪拌速度保持在10-900轉(zhuǎn)/分鐘，根據(jù)所要求的顆粒規(guī)格而定。
全文摘要
公開了一種凝膠狀單色或多色含水涂料組合物，表現(xiàn)為極其光亮、閃光性、亮度隨視角而改變，特別具有醒目效果和裝飾效果，并且有令人驚訝的均勻性和分散性，其粘度可根據(jù)要求的施涂工藝調(diào)整。通過向組合物中加入合適量的成膜物質(zhì)和增稠劑，以及加入特定的金屬鹽，并保持六偏磷酸鈉與硫酸鋁的比值介于1∶2至2∶1來獲得改進(jìn)的效果。該新的涂料組合物適合于噴涂、刷涂或輥涂。
文檔編號C09D7/12GK1074463SQ93100559
公開日1993年7月21日 申請日期1993年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月17日
發(fā)明者C·巴勒思特里, M·闊勞納, F·思里皮斯 申請人:奧考斯公司