專利名稱：粉狀著色涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及著色粉狀涂料組合物，其含有平均粒子大?。?0微米及跨度(span)(d90-d10/d50)為≤2.5的單模粒子大小分布的球形顆粒。本發(fā)明涂料組合物可以在＜200℃的溫度下熔融以形成連續(xù)涂層而且特別適合作為粉狀涂料。
粉狀涂料大體上包括必要時(shí)可交聯(lián)的成膜聚合物，添加劑，例如流動(dòng)改良劑或脫除揮發(fā)性助劑，和在著色粉狀涂料的情況里，包括一或多種顏料或染料和填充劑。
粉狀涂料傳統(tǒng)上是通過將上述組份在超過成膜聚合物的軟化溫度但低于交聯(lián)溫度的溫度下于擠出機(jī)里徹底地混合，然后經(jīng)由研磨方法使所得的擠出物成為40-70微米大小的顆粒。
與液態(tài)涂料體系比較下，粉狀涂料的主要缺點(diǎn)是在于必須在制備擠出物期間，研磨之前通過計(jì)量加入產(chǎn)生顏色的組份來調(diào)節(jié)粉狀涂料的顏色。通過摻合不同顏色粉末來改變成品粉末中的色度迄今仍是不可能的，因?yàn)槠袼玫难心シ椒ㄋa(chǎn)生的粉末粒子大小所致，人類的眼睛仍然能夠區(qū)別成品涂料里用來摻合的各個(gè)顏色，而且此等涂料產(chǎn)生不均勻的視覺效果(D.A.Bate，“粉狀涂料科學(xué)”第17頁，SITA，英國1990ISBN 0 9477798005)。
相反，對于液態(tài)涂料而言，通常制備各種不同底色的涂料而且同時(shí)通過摻合這些底色來建立所需要的色度。該方法具有只需供應(yīng)底色的優(yōu)點(diǎn)。符號邏輯的錯(cuò)綜復(fù)雜性因此遠(yuǎn)比傳統(tǒng)粉狀涂料體系低，其中每個(gè)色度必須明確地產(chǎn)生和其不可能例如通過變動(dòng)所用原料的品質(zhì)來校正顏色偏差。
為此，在過去，不乏嘗試克服粉狀涂料的這些缺點(diǎn)的作法。舉例來說，EP-B-0459048敘述一種通過摻合由大規(guī)模研磨方法所得的大小＜20微米的超細(xì)粒子來制備著色粉狀涂料。就在此所述的涂料組合物而言，基本上對所有的粒子而言必需具有＜20微米，特別＜15微米的粒子大小。所提示的涂料組合物的缺點(diǎn)是，特別在于，尺寸小于15微米的粒子不能再以靜電噴覆方法處理。該事實(shí)基本上是由于研磨方法獲得的粒子的結(jié)構(gòu)不規(guī)則所致。上述的著色粒子因此必須在其作為粉狀涂料應(yīng)用前在另一程序步驟使其聚集，形成直徑大約30微米或更大的粒子。該額外的方程序步驟必需相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用。尤其，根據(jù)該方法，通過將二種或二種以上著色粉末簡單地混合而不用后處理地建立粉狀涂料的顏色是不可能的。
為表征粉末的平均粒子直徑和粒子大小分布寬度，不但使用50％粒子精確地比d50值小或大的參數(shù)d50，而且也使用其他二個(gè)參數(shù)。d10表示10％粒子的粒子大小比該值更小。對應(yīng)地，d90是指90％粒子的粒子大小比d90值細(xì)。為了表征粒子大小分布的寬度，一般是形成一個(gè)商數(shù)，該商數(shù)稱為跨度而且根據(jù)下列公式計(jì)算跨度＝d90-d10/d50。關(guān)系式是跨度愈小，粒子大小分布便愈窄。相同粒子所形成的粉末將使跨度為0。對于現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)研磨的粉末(平均粒子大小d50為50微米)而言，典型地獲得3-4跨度值。
已發(fā)現(xiàn)，涂料組合物包括具有平均大小＜40微米和狹窄粒子大小分布的著色非多孔性球形顆形粉末涂料顆粒，可以利用簡單的方式使用靜電噴覆技術(shù)以形成均勻著色的涂層。
本發(fā)明因此提供粉狀涂料組合物，其包括具有平均粒子大?。?0微米，二種或更多種色彩的球形顆形顆粒，其中至少一種色彩的粒子是可以著色的，另一種是無色的，混合物所用的粒子每個(gè)具有跨度(d90-d10/d50)為≤2.5的單模粒子大小分布，而且可將粉狀涂料組合物在＜200℃溫度下熔融以形成連續(xù)涂層，其中人類眼睛無法區(qū)別已固化的涂層里由于不同顏色粒子所產(chǎn)生的色差。
本發(fā)明另外地提供一種制備具有所要顏色的粉狀涂料組合物的方法，其是通過提供至少一種底色的涂料組合物及另外地提供至少一種不同顏色或無色的涂料組合物并將這些涂料組合物混合。在該體系里，所用的每個(gè)涂料組合物包括具有平均粒子大小＜40微米的球形顆粒。當(dāng)所得經(jīng)混合的涂料組合物在＜200℃的溫度下涂覆在基材上時(shí)，形成所要顏色的連續(xù)涂層，其中人類眼睛無法區(qū)別已固化涂層里由于不同顏色粒子所產(chǎn)生的色差。
本發(fā)明的著色粉狀涂料組合物的所需顏色是通過將至少二種不同顏色之粉狀涂料組合物摻合而調(diào)整，其中一種涂料組合物可以在必要時(shí)呈無色。然而，在許多情況里，需要三種或三種以上不同色彩的涂料組合物以得到特殊的色度。通過使用無色涂料組合物，或具有填充劑的涂料組合物當(dāng)作摻合組份，可以按此方式得到混合物的顏色強(qiáng)度；也就是，產(chǎn)生相當(dāng)明亮的色度。
適合作為本發(fā)明混合方法所用起始組份的粉狀涂料組合物可以利用例如分散方法制得。適當(dāng)?shù)剡x擇反應(yīng)條件，可以獲得具有狹窄粒子分布的粉末。
制備本發(fā)明涂料組合物所需具有平均粒子大?。?0微米和跨度＜2.5的球形顆粒透明或著色粉末的方法是描述于德國專利申請案第19705961.9和19705962.7號，該案具有相等的優(yōu)先權(quán)而且在此并入本案以供參考。
因此，例如，本發(fā)明所用的包括均勻著色的球形顆粒而且必要時(shí)可交聯(lián)的涂料組合物可以利用下列步驟制備a.在與起始材料的軟化溫度至少一般高的溫度，在至少一種聚合的，優(yōu)選在有機(jī)分散穩(wěn)定劑的存在下，將聚酯粘合劑所用的起始材料分散于惰性高沸點(diǎn)熱轉(zhuǎn)移介質(zhì)里；b.然后將反應(yīng)混合物加熱到120-280℃的范圍，同時(shí)除去縮合反應(yīng)的副產(chǎn)物，直到聚酯具有所需要的分子量；c.接著，在140-220℃的范圍內(nèi)，將染料，顏料和/或填充劑和任何其它的添加劑加入；d.就具有可交聯(lián)官能性的聚酯而言，其后將反應(yīng)混合物冷卻到60-140℃的范圍并添加至少一種多官能性交聯(lián)劑或環(huán)氧樹脂；和e.接著將溫度降至低于聚酯的軟化溫度以下，并將所得均勻著色的聚酯球形顆粒分離。
優(yōu)選使用粘度為小于1000mPas(200℃測得)，特別＜500mPas的寡聚酯當(dāng)做上述涂料組合物的起始材料。
將不同顏色的粉狀涂料組合物經(jīng)由極簡單的機(jī)械混合裝置，例如滾筒或搖機(jī)，或通過如靜電噴覆技術(shù)所用的粉末在流化床里聯(lián)合流化的方式混合。
決定本發(fā)明涂料組合物品質(zhì)的因素是，特別是欲混合的粒子的球形及其粒子大小分布。
本發(fā)明涂料組合物包括具有平均粒子大?。?0微米，優(yōu)選＜30微米的球形顆粒。球形顆粒的平均粒子大小(d50)應(yīng)為40至＞10，特別是35到20微米。如果平均粒子大小的上限超過40微米，則不再可能制得厚度＜50微米薄的涂層。而且，就平均粒子大小大大超過40微米的粉末而言，涂料顏色的差異可明顯為人類眼睛觀察到。
甚至是具有平均大小小于20微米的球形顆粒的極細(xì)粉末也可以沒有問題地通過一般用于粉狀涂料的靜電噴覆技術(shù)處理，并且產(chǎn)生具有均勻表面的特別薄的涂層。
存在于本發(fā)明著色粉狀涂料組合物中的球形顆粒具有跨度(d90-d10/d50)為≤2.5，特別≤2.0，優(yōu)選≤1.5的單模粒子大小分布。
本發(fā)明涂料組合物的特別狹窄粒子大小分布可避免粗糙的部份導(dǎo)致涂層不均勻。結(jié)果，只是將存在于涂料組合物里的粉末簡單地物理性混合，就得到使人類眼睛看到均勻著色的粉末。
存在于涂料組合物里的著色顆粒優(yōu)選包括下列化學(xué)式(1)和(2)的單元-CO-X-CO -O-D-O-(1)(2)其中X是經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C14芳基或亞烷基，多亞甲基，環(huán)烷或二亞甲基環(huán)烷基或直鏈或支鏈，飽和或不飽和烷二基，和D是亞烷基，多亞甲基，環(huán)烷基或二亞甲基環(huán)烷基或直鏈或支鏈，飽和或不飽和烷二基。
優(yōu)選使用聚酯，必要時(shí)為可交聯(lián)聚酯，作為上述涂料組合物的粘合劑，然而，其他已知的粘合劑，例如基于聚氨酯、環(huán)氧化物或聚丙烯酸酯的粘合劑，也可以用于此混合方法。
通過混合不同顏色粉末所得的涂料組合物不需要后處理并且可以直接以已知的方法處理以形成涂層。因?yàn)槠淞Ｗ哟笮》植季鶆?，所以本發(fā)明粉末特別適用于以靜電噴霧技術(shù)所進(jìn)行的處理。
舉例來說，在涂到適當(dāng)?shù)谋砻嬷?，本發(fā)明的涂料組合物可以在低于200℃的溫度，特別在120到200℃的溫度，優(yōu)選在160至200℃的溫度下熔融，以得到連續(xù)的涂層，如果將包括可交聯(lián)粘合劑體系的涂料組合物用于摻合，該組合物也可以在這些溫度下固化。
因?yàn)槠淞Ｗ哟笮》植吉M窄，所以本發(fā)明的著色涂料組合物可優(yōu)異地按粉末涂料技術(shù)的已知方法處理，而且得到具有非常良好表面的均勻著色的涂層。在與已知粉末的比較下，本發(fā)明粉狀涂料組合物在粉末涂層的形成過程中不會(huì)導(dǎo)致聚合物粒子與顏料粒子的分離，也不地導(dǎo)致所用的不同顏色涂料組合物彼此分離。此外，在將其噴覆成粉末涂料前，存在于涂料組合物里的球形顆粒不能聚集。結(jié)果，如此制得的涂層具有極均相的均勻顏色及極佳遮蔽力的特征。在所形成的連續(xù)涂層里，人類眼睛無法區(qū)別已固化之涂層里由于不同顏色粒子所產(chǎn)生的色差。
在與其他的已知涂料組合物比較下，現(xiàn)有技術(shù)已知的涂料組合物通常得到50到70微米的涂層厚度，而本發(fā)明可以經(jīng)由在此所述的粉末，產(chǎn)生厚度＜50微米，優(yōu)選為5到40微米，特別為10到35微米的均勻著色的涂層。
下列實(shí)施例是舉例說明本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施例1可交聯(lián)涂料的制備通過德國專利申請案第19705962.7號的實(shí)施例3所述的方法，制備下列著色粉末粉末1對應(yīng)于實(shí)施例2第2組，以5％顏料PV堅(jiān)牢紅著色，平均大小為28微米。
粉末2對應(yīng)于實(shí)施例2第4組，以5％顏料PV堅(jiān)牢藍(lán)著色，平均大小為29微米。
粉末3類似于19705962.7里實(shí)施例2的一般程序，無色粉末是通過在200℃添加150克硫酸鋇和3.5克Antaron(ISP Global)的分散體而得。所得的白色粉末具有25微米的平均粒子大小。
粉末4透明粉狀涂料，是根據(jù)德國專利申請19705961.9的實(shí)施例2b所述制備，其平均粒子大小為19微米。進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)依表1所述的比例將粉末稱重，放入塑膠容器內(nèi)并用手搖動(dòng)徹底地混合。所得的粉末混合物已顯示出所需要的混合物顏色。然后以磨擦粉末噴槍將粉末混合物涂至大約0.9毫米的鋁板。在180℃將涂層固化20分鐘，產(chǎn)生具有優(yōu)良表面的均勻的涂層。涂層整個(gè)面積的顏色均勻。所得的薄膜厚度是列于表1。
表1
實(shí)施例2熱塑性涂料的制備通過德國專利申請案第19705962.7號的實(shí)施例3所述的方法，制備下列粉末粉末5對應(yīng)于第4組，以顏料PV堅(jiān)牢黃著色，平均粒子大小為32微米。
粉末6對應(yīng)于第5組，以顏料PV堅(jiān)牢藍(lán)著色，平均粒子大小為34微米。
粉末7對應(yīng)于第1組，以顏料Hostaperm(Hoechst)紫RI著色，平均粒子大小為19微米。
粉末8根據(jù)德國專利申請案19705961.9的實(shí)施例4b制備平均粒子大小為16.6微米的無色涂料。進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)依表2所述的比例將粉末稱重，放入塑膠容器內(nèi)并用手搖動(dòng)徹底地混合。所得的粉末混合物已顯示出所需要的混合物顏色。然后以磨擦粉末噴槍將粉末混合物涂至大約0.9毫米的鋁板。在190℃將涂層熔10分鐘，產(chǎn)生具有優(yōu)良表面的均勻的涂層。涂層整個(gè)面積的顏色均勻。所得的薄膜厚度是列于表2。
權(quán)利要求
1.一種粉狀著色涂料組合物，其包括具有平均粒子大?。?0微米，二種或更多種色調(diào)的球形顆粒，其至少一種色調(diào)的顆粒是著色的而另一種色調(diào)的顆?？梢允菬o色的，其中混合物所用的粒子均具有跨度(d90-d10/d50)為≤2.5的單模粒子大小分布，而且可將粉狀涂料組合物在＜200℃的溫度下熔融以形成連續(xù)的涂層，其中人類眼睛無法區(qū)別已固化涂層里由于不同顏色粒子所產(chǎn)生的色差。
2.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中球形顆粒的粒子大小分布(d50)為40微米到＞10微米。
3.如權(quán)利要求1或2的涂料組合物，其中可以用來制造具有厚度＜50微米的涂層。
4.如權(quán)利要求1-3中至少一項(xiàng)的涂料組合物，其中組合物包括必要時(shí)可以交聯(lián)的聚酯作為粘合劑。
5.如權(quán)利要求1-4中至少一項(xiàng)的涂料組合物，其中著色的粒子包括化學(xué)式(1)和(2)的單元-CO-X-CO -O-D-O-(1)(2)其中X是經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C14芳基或亞烷基，多亞甲基，環(huán)烷基或二亞甲基環(huán)烷基或直鏈或支鏈，飽和或不飽和烷二基，和D是亞烷基，多亞甲基，環(huán)烷基或二亞甲基環(huán)烷基或直鏈或支鏈，飽和或不飽和烷二基。
6.如權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)的涂料組合物的用途，其用于粉末涂層。
7.一種制備具有所要顏色的著色粉狀涂料組合物的方法，其是通過提供至少一種底色的涂料組合物及另外地提供至少一種不同顏色或無色的涂料組合物并將這些涂料組合物混合，其中所用的每個(gè)涂料組合物包括具有平均粒子大小＜40微米的球形顆粒，及其中當(dāng)所得經(jīng)混合的涂料組合物在＜200℃的溫度下涂敷在基材上時(shí)，形成所要顏色的連續(xù)涂層，其中人類眼睛無法區(qū)別由于不同粒子所產(chǎn)生的色差。
全文摘要
一種粉狀著色涂料組合物,其包括具有平均粒子大小< 40微米,二種或更多種色調(diào)的球形顆粒,其中至少一種色調(diào)的顆粒是著色的而另一種色調(diào)的顆?？梢允菬o色的,混合物所用的粒子均具有跨度(span)(d90－d10/d50)為≤2.5的單模粒子大小分布。此外,粉狀涂料組合物可以在< 200℃的溫度下熔融以形成連續(xù)涂層,其中人類眼睛無法區(qū)別已固化的涂層里由于不同顏色粒子所產(chǎn)生的色差。球形顆粒的平均粒子大小(d50)優(yōu)選為40微米到> 10微米。本發(fā)明涂料組合物可以用來制備具有厚度< 50微米的涂層。
文檔編號C09D5/03GK1248278SQ98802585
公開日2000年3月22日 申請日期1998年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者K·布拉特, P·西蒙 申請人:阿溫提斯研究技術(shù)兩合公司