本申請(qǐng)要求2014年9月11日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/049,127的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體并入本文中。
發(fā)明背景
顏料被用于賦予溶劑基和水基涂料組合物或漆料以顏色。它們還可以有助于漆料涂層的不透明性、耐用性和硬度。在工廠的漆料制造期間或在銷售點(diǎn)，它們通常作為干顏料粉末或作為著色濃縮物或著色劑組合物加入到漆料中，其中在銷售點(diǎn)，零售商將著色劑組合物添加到白色或可著色的基礎(chǔ)漆料配制物中以根據(jù)客戶的選擇獲得定制的彩色漆料。
對(duì)于定制漆料和工業(yè)漆料二者，無(wú)論是溶劑基的還是水基的，顏料必須均勻分散于整個(gè)漆料中。為了適當(dāng)分散，通常通過(guò)表面活性劑在載劑中潤(rùn)濕顏料。通常將這些表面活性劑加入到基于醇酸的漆料中，以確保顏料在整個(gè)漆料中完全分散。水基體系是差的干顏料潤(rùn)濕劑，因此乳膠漆需要使用額外的表面活性劑用于顏料分散。
表面活性劑還可用于通過(guò)防止顏料顆粒聚集或再聚集來(lái)暫時(shí)穩(wěn)定顏料分散體。然而，常規(guī)著色劑組合物有時(shí)隨時(shí)間分離成其組分，因此需要周期性重新混合。一些著色劑組合物還不利地影響其加入到的漆料的流變特性。此外，許多著色劑組合物不具有低水平的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，并且不是通用的，即與溶劑基漆料和水基漆料不相容。最后，許多常規(guī)著色劑不具有期望的著色強(qiáng)度以產(chǎn)生寬范圍的定制顏色，并且不一定展示出干漆料膜的期望機(jī)械性能。
因此，需要這樣的著色劑組合物，所述著色劑組合物穩(wěn)定(即，隨時(shí)間表現(xiàn)出極小的粘度、pH、著色強(qiáng)度或Hegman研磨度的變化)，具有低VOC，提供有利的流變特性，并向漆料膜提供充足著色強(qiáng)度和最佳機(jī)械特征。
概述
本說(shuō)明書提供了可與溶劑基-和水基-漆料和涂料一起使用的低VOC通用著色劑組合物。本文所述的著色劑組合物提供特別有利的與兩種類型漆料體系的相容性，并且展示出非常高的利用所述著色劑制成的飾面漆料(finished paint)的性能。本文所述的著色劑還提供具有期望的流變特性和比常規(guī)著色劑高的著色強(qiáng)度的飾面漆料。本文所述的著色劑可用于制備具有極低水平VOC的漆料，并允許通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)著色分配機(jī)精確制備著色漆料。
在一種實(shí)施方式中，本說(shuō)明書提供了低VOC著色劑組合物，其包含一種或多種著色劑組分的陣列(array)，所述著色劑組分包含足量的一種或多種給定色調(diào)的顏料，以使得所述涂料組合物可被制成各種通過(guò)混合標(biāo)準(zhǔn)顏料或著色劑不可能得到的定制顏色。所述組合物還包含與膠乳基-組合物和醇酸基-組合物相容并且與包含締合型增稠劑的組合物相容的通用表面活性劑包。此外，所述組合物還包含載體。所述著色劑組合物可包含一種或多種任選的添加劑。
在另一種實(shí)施方式中，本說(shuō)明書提供了涂料組合物，其包含可店內(nèi)(in-store)著色的基礎(chǔ)漆料配制物和約0.05重量％至15重量％的著色劑組合物。所述著色劑組合物在銷售點(diǎn)被添加到基礎(chǔ)漆料中以獲得期望的顏色，且其含有少于30g/L的VOC和少于0.1重量％的烷基酚乙氧基化物。所述著色劑組合物還包含一種或多種著色劑組分、與膠乳基-組合物和醇酸基-組合物相容并且與包含締合型增稠劑的組合物相容的通用表面活性劑包、和載體。在利用所述著色劑組合物著色后，基礎(chǔ)漆料配制物具有至少4的抗粘連性和少于約60秒的抗粘性。
在另一種實(shí)施方式中，本說(shuō)明書提供了獲得期望顏色的漆料配制物的方法。所述方法的步驟包括：提供具有一定量的可店內(nèi)著色的液體基礎(chǔ)漆料配制物和足以接收一定量的至少一種低VOC著色劑的頂部空間的容器，并在銷售點(diǎn)將特定量的所述低VOC著色劑組合物分配到所述基礎(chǔ)漆料配制物中以產(chǎn)生期望顏色的漆料配制物。所述著色劑組合物包含有少于30g/L的VOC和少于0.1重量％的烷基酚乙氧基化物。所述著色劑組合物還包含一種或多種著色劑組分、與膠乳基-組合物和醇酸基-組合物相容并且與包含締合型增稠劑的組合物相容的通用表面活性劑包、和載體。
在一種實(shí)施方式中，還公開了由本文所述方法制成的經(jīng)著色的涂料組合物。所述方法的步驟包括：提供具有一定量的可店內(nèi)著色的液體基礎(chǔ)漆料配制物和足以接收一定量的至少一種低VOC著色劑的頂部空間的容器，并在銷售點(diǎn)將特定量的本文所述低VOC著色劑組合物分配到所述基礎(chǔ)漆料配制物中以產(chǎn)生期望顏色的漆料配制物。一方面，在分配著色劑時(shí)，著色劑組合物不引起尖端(tip)干燥。
本公開的以上概述并不旨在描述本發(fā)明的每種公開實(shí)施方式或每種實(shí)施。下文的說(shuō)明更具體地例示了說(shuō)明性實(shí)施方式。在貫穿本申請(qǐng)的若干處，通過(guò)例子列表提供了指導(dǎo)，所述例子可以以各種組合被使用。在每種情況下，所述列表僅作為代表性組，其不應(yīng)被解釋為排他性列表。
以下附圖和說(shuō)明中陳述了本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。由說(shuō)明書和附圖以及由權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)很明顯。
選擇的定義
除非另有說(shuō)明，本文使用的下列術(shù)語(yǔ)具有下文提供的含義。
術(shù)語(yǔ)“組分”是指包含特定特征或結(jié)構(gòu)的任何化合物。組分的例子包括化合物、單體、低聚物、聚合物和其中所含的有機(jī)基團(tuán)。
術(shù)語(yǔ)“基本上不含”特定化合物是指本文所述組合物包含少于0.5重量％的所述化合物。術(shù)語(yǔ)“實(shí)質(zhì)上不含”特定化合物是指本發(fā)明的組合物包含少于約0.1重量％的所述化合物。
除非另有聲明，提及“(甲基)丙烯酸酯”化合物(其中“甲基”在括號(hào)內(nèi))意指包括丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物二者。
術(shù)語(yǔ)“多元羧酸”包括多元羧酸及其酸酐。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“乳膠漆”是指具有從稀液體到半固體糊劑的寬粘度范圍的水基漆。所述漆由分散在水性載體中的聚合物粘合劑或樹脂和一種或多種顏料、染色劑、著色劑和/或金屬效果劑以及通常用于漆料和涂料組合物中的各種添加劑(例如，填充劑和增量劑)的分散體組成。術(shù)語(yǔ)“膠乳”、“水基漆”和“乳液漆”在本文中可互換使用。
術(shù)語(yǔ)“溶劑基漆”是指具有從稀液體到半固體糊劑的寬粘度范圍的均勻分散的混合物。所述漆由在有機(jī)溶劑中的樹脂或聚合物粘合劑、載體、顏料、染色劑、著色劑和/或金屬效果劑中的，以及通常用于漆料和涂料組合物中的其它添加劑(包括增量劑和填充劑)組成。
如環(huán)境保護(hù)局(EPA)在40 C.F.R.51.100(s)所定義，術(shù)語(yǔ)“揮發(fā)性有機(jī)化合物”(“VOC”)是指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳化物或金屬碳酸鹽以及碳酸銨外，參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的任何碳化合物。通常，揮發(fā)性有機(jī)化合物具有等于或大于0.1mm Hg的蒸氣壓。在本文中使用時(shí)，“揮發(fā)性有機(jī)化合物含量”(“VOC含量”)是通過(guò)ASTM D6886(通過(guò)氣相色譜測(cè)定水基空氣干燥涂層中各揮發(fā)性有機(jī)化合物的重量百分比的標(biāo)準(zhǔn)方法)使用棕櫚酸甲酯作為沸點(diǎn)標(biāo)記物測(cè)量的。每體積涂料固體中VOC的重量例如以每升中VOC的克數(shù)(g/L)來(lái)報(bào)道。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“低VOC”是指本文所述的組合物具有少于約30g/L VOC。除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“低VOC”和“基本上不含VOC”在本文中可互換使用。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“顏料”是指有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料，并且通常(但非排他性地)呈固體形式。在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“著色劑”是指顏料在流動(dòng)相中的分散體，通常呈液體形式，其通常在銷售點(diǎn)被加入涂料組合物中以更改或改變其顏色或色調(diào)。在本文中使用該術(shù)語(yǔ)時(shí)，著色劑可包括一種或多種顏料、染料和/或油墨，以及其它添加劑。
術(shù)語(yǔ)“漆料”或“涂料”是指作為薄層施涂到基材上的膜。該膜可以是無(wú)色的(clear)或含有顏料、染色劑、染料、著色劑或金屬效應(yīng)劑。漆料可以是不透明的或透明的。術(shù)語(yǔ)“漆料”和“涂料”在本文中可互換使用。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“基礎(chǔ)漆料”是指這樣的組合物，其包括含有粘合劑或樹脂組分的載劑組分，和分散在所述載劑組分中的顏料或填料組分。在本文中使用時(shí)，基礎(chǔ)漆料配制物包括水作為載劑，膠乳聚合物作為粘合劑或樹脂組分，以及用于調(diào)節(jié)基礎(chǔ)漆料的色調(diào)或使基礎(chǔ)漆料不透明的一種或多種顏料或填料作為顏料組分。
本文所述的基礎(chǔ)漆料是“可店內(nèi)著色的”，這意味著所述基礎(chǔ)漆料存在于容器(例如漆料罐)中，并且可以通過(guò)在商店中(即在銷售點(diǎn))添加著色劑組合物而著色或染色，從而提供具有期望的顏色和飾面的漆料配制物。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“容器”是指用于儲(chǔ)存、混合、著色或染色漆料配制物的任何容器(具有或不具有蓋或其它類型的封閉件)，并且包括漆料通常在其中交易和銷售的器皿。合適的容器包括漆料罐、漆料瓶、由金屬制成的容器、由塑料和/或其它聚合材料制成的容器等。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“頂部空間”是指用基礎(chǔ)漆料填充容器后該容器中剩余的體積。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“抗粘連性”是指施涂到兩個(gè)表面的涂料膜或漆料膜在被施加壓力持續(xù)限定時(shí)段時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間接觸后與其自身不粘連的能力。它是涂料組合物或漆料配制物的膜的硬度和/或固化度的量度，并且是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法ASTM D4946-89(用于建筑用漆的抗粘連性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)測(cè)量的。
在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“抗粘性”是指涂料膜或漆料膜在施涂到基材表面并干燥后的殘余粘性。如下文進(jìn)一步描述，通常通過(guò)zapon粘性測(cè)試測(cè)量抗粘性。
除非另有聲明，術(shù)語(yǔ)“聚合物”包括均聚物和共聚物(即兩種或更多種不同單體的聚合物)二者。
在說(shuō)明書和權(quán)利要求中出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“包括”“包含”及其變體時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)不具有限制性含義。
術(shù)語(yǔ)“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可提供某些益處的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，在相同或其它情況下，其它實(shí)施方式也可能是優(yōu)選的。另外，一種或多種優(yōu)選實(shí)施方式的敘述不意味著其它實(shí)施方式是無(wú)用的，也不旨在將其它實(shí)施方式排除在本發(fā)明范圍外。
在本文中使用時(shí)，不使用數(shù)量詞限定、“該”、“所述”、“至少一種”和“一種或多種”可互換使用。因此，例如包含添加劑的涂料組合物可以被解釋為表示該涂料組合物包含“一種或多種”添加劑。
而且在本文中，通過(guò)端點(diǎn)對(duì)數(shù)值范圍的陳述包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。此外，一個(gè)范圍的公開包括較寬范圍內(nèi)包含的所有子范圍的公開(例如1到5公開了1到4、1.5到4.5、1到2等等)。
詳細(xì)說(shuō)明
一方面，本發(fā)明描述了通用著色劑組合物(例如，用于漆料和涂料)。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及用于使溶劑基-和水基-漆料和涂料著色的通用著色劑組合物。該通用著色劑組合物通過(guò)使用通用表面活性劑包(例如包含至少一種醇酸相容性表面活性劑和至少一種乳膠相容性表面活性劑的表面活性劑包)而實(shí)現(xiàn)顏料分散在這些不同的涂料配制物中。
本文所述的著色劑組合物提供了一些優(yōu)于常規(guī)著色劑的優(yōu)點(diǎn)，包括能夠使用一組著色劑用于水基-和溶劑基-漆料或涂料。本文所述的著色劑組合物還在飾面漆料或飾面涂料中展示出實(shí)質(zhì)更好的抗粘連性和抗粘性。此外，本文所述的著色劑組合物具有比常規(guī)著色劑更高的著色強(qiáng)度，并且可用于制備具有極低水平VOC的飾面漆料。在手動(dòng)分配或自動(dòng)分配期間，本文所述的著色劑不會(huì)引起尖端干燥，從而允許更精確地制備著色漆料。
本文所述的著色劑組合物是低VOC組合物，并且可用于制備具有極低水平VOC的飾面漆料或飾面涂料。本文所述的著色劑組合物優(yōu)選地包含少于約30g/L VOC，更優(yōu)選地少于20g/L VOC，最優(yōu)選地少于約15g/L VOC，其中VOC的量是通過(guò)ASTM D6886(通過(guò)氣相色譜測(cè)定水基空氣干燥涂層中各揮發(fā)性有機(jī)化合物的重量百分比的標(biāo)準(zhǔn)方法)使用棕櫚酸甲酯作為沸點(diǎn)標(biāo)記物測(cè)量的。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物包含通用表面活性劑包，所述通用表面活性劑包包含至少一種醇酸相容性表面活性劑和至少一種膠乳相容性表面活性劑。該著色劑組合物優(yōu)選地包含約1重量％至20重量％的通用表面活性劑包。更優(yōu)選地，該著色劑組合物包含約3重量％至15重量％的通用表面活性劑包；并且最優(yōu)選地，該著色劑組合物包含約4重量％至10重量％的通用表面活性劑包。
本文所述的著色劑組合物通常與醇酸漆料和乳膠漆料二者相容并可用于所述二者。不限于理論，本文所述的著色劑可與醇酸漆料和乳膠漆料二者一起使用，這是因?yàn)榇妓嵯嗳菪员砻婊钚詣┨峁┯H脂性且乳膠相容性表面活性劑提供親水性。這允許該通用表面活性劑分別在有機(jī)載體和水性載體中分散顏料。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物包含通用表面活性劑包，所述通用表面活性劑包包含至少一種乳膠相容性表面活性劑和至少一種醇酸相容性表面活性劑。膠乳相容性表面活性劑的實(shí)例包括但不限于源自烯屬不飽和單體的聚合物、共聚物及其溶液(例如，苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物溶液(作為SMA 1440H市售)、馬來(lái)酸酐共聚物鈉鹽(作為Tamol731A市售，結(jié)構(gòu)化丙烯酸酯共聚物)、伯醇烷氧基化物(例如，醇乙氧基化物，作為Novel 23 E9乙氧基化物和Novel 23 E7乙氧基化物市售)、仲醇烷氧基化物(例如仲醇乙氧基化物(作為Tergitol 15-S-9市售)、十三烷基醇乙氧基化物(作為Rhodasurf BC-720市售))，烷基取代的酚烷氧基化物(例如，十二烷基酚乙氧基化物(作為Rhodasurf BC-630市售))，芳基取代的酚烷氧基化物(例如，三苯乙烯基酚乙氧基化物(作為Soprophor TS-10市售))，未改性的聚烷氧基化物，具有顏料親和基團(tuán)的聚合物(例如，具有顏料親和基團(tuán)的共聚物溶液(作為Tego分散劑750W市售)、具有顏料親和基團(tuán)的高分子量嵌段共聚物(作為Disperbyk-190市售))，用中性色素親和基團(tuán)改性的聚烷氧基化物(例如，作為Disperbyk-2091市售)，具有酸性基團(tuán)的共聚物(例如，作為Disperbyk-102市售)，用伯羥基封端的嵌段共聚物(例如，雙官能嵌段共聚物(作為Hydropalat WE3167、WE 3317和WE3135市售)、四官能嵌段共聚物(作為Tetronic 904市售))，多胺酰胺和聚酯(作為Disperbyk-2095市售)，非離子型表面活性劑(例如，作為Abex 2545市售)，疏水性共聚物電解質(zhì)(例如，作為Tamol 165A市售)，及其鹽、混合物或組合。
醇酸相容性表面活性劑的實(shí)例包括但不限于卵磷脂(例如，作為未漂白的Lecithin Soya Yelkin TS市售)，干卵磷脂(例如，作為L(zhǎng)ecithin Oil Free Centrolex F Powder市售)，烷基芳基磺酸酯的烷基胺鹽(例如，烷基芳基磺酸酯的異丙基胺鹽(作為G-3300Alkyl Aryl Sulfonate市售))，直鏈異丙基胺十二烷基苯磺酸酯(作為Rhodacal IPAM市售))，源自不飽和單體的聚合物、共聚物或其溶液(例如，苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物溶液(作為SMA 1440H市售))，直鏈醇烷氧基磷酸酯，支鏈醇烷氧基磷酸酯(例如，作為Rhodafac RS-710市售)，仲醇烷氧基化物(例如，仲醇乙氧基化物(作為Tergitol 15-S-9市售))，未改性的聚烷氧基化物，用中性顏料親和基團(tuán)改性的聚烷氧基化物(例如，作為Disperbyk-2091市售))，具有酸性基團(tuán)的共聚物(例如，作為Disperbyk-102市售)，具有伯羥基官能團(tuán)的聚合物，多胺酰胺和聚酯(例如，作為Disperbyk-2095市售)，及其鹽、混合物或組合。
本文所述的通用表面活性劑包包含至少一種醇酸相容性表面活性劑和至少一種膠乳相容性表面活性劑。通用表面活性劑包的非限制性實(shí)例包括例如卵磷脂、Tamol 731和Tergitol 15-S-5的組合。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物被視為與締合型增稠劑相容?！芭c締合型增稠劑相容”表示：向一加侖含締合型增稠劑的基礎(chǔ)漆料配制物中加入約12盎司著色劑會(huì)引起漆料的粘度降低少于約20KU，優(yōu)選地少于約15KU，更優(yōu)選地少于約10KU。使用本領(lǐng)域已知的常規(guī)方法測(cè)量粘度，所述方法包括例如使用Brookfield KU-1+粘度計(jì)(Brookfield Engineering Laboratories，Middlesboro MA)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，著色劑組合物基本上不含烷基酚乙氧基化物表面活性劑(APE)。這些表面活性劑通常由與環(huán)氧乙烷反應(yīng)的支鏈壬基酚或辛基酚制成?；旧喜缓珹PE是指組合物具有少于0.5％APE，優(yōu)選地少于0.1％APE。
在一個(gè)實(shí)施方式中，著色劑組合物基本上不含卵磷脂和/或干燥卵磷脂。“基本上不含卵磷脂”是指組合物具有少于15重量％卵磷脂，優(yōu)選地少于10重量％卵磷脂，更優(yōu)選地少于1重量％卵磷脂。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物包含載體。該載體用于分散顏料和通用表面活性劑。在一方面，該載體是有機(jī)組分，例如有機(jī)溶劑。在另一方面，該載體是水性組分。在優(yōu)選的方面，本文所述的著色劑組合物包含水性載體，優(yōu)選水。在一方面，著色劑組合物包含0重量％至約75重量％的載體。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物包含一種或多種著色劑組分或一種或多種著色劑組分的陣列。著色劑或著色劑陣列包含至少一種顏料或染料，出于成本原因，顏料優(yōu)于染料。給定著色劑組分中顏料或染料的實(shí)際量因期望的色調(diào)和選擇的顏料而異。在一方面，本文所述的著色劑組合物包含一種或多種著色劑的陣列，基于著色劑組合物的總重量，其優(yōu)選地包含約5重量％至75重量％的顏料，更優(yōu)選地10重量％至60重量％的顏料。
用于著色劑組分中的顏料是本領(lǐng)域已知的。合適的顏料包括例如二氧化鈦白、炭黑、燈黑、黑色氧化鐵、紅色氧化鐵、透明的紅色氧化物、黃色氧化鐵、透明的黃色氧化物、棕色氧化鐵(紅色氧化物和黃色氧化物與黑色的混合物)、棕土、酞菁綠、酞菁藍(lán)、有機(jī)紅(例如萘酚紅、喹吖啶酮紅和甲苯胺紅)、DPP紅、喹吖啶酮品紅、喹吖啶酮紫、咔唑紫、DNA橙、DPP橙、有機(jī)黃(例如單偶氮黃)、釩酸鉍黃，及其混合物或組合。
因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)基礎(chǔ)漆料必須著色以提供具有特定顏色的漆料時(shí)，基于所述組合物的總重量，著色劑組分優(yōu)選地包含至少約5重量％、更優(yōu)選地5重量％至30重量％，最優(yōu)選地10重量％至50重量％的所需顏料。例如，當(dāng)基礎(chǔ)漆料必須著橙色時(shí)，著色劑組分優(yōu)選地包含5重量％，更優(yōu)選地10重量％至40重量％的DPP橙。類似地，當(dāng)基礎(chǔ)漆料必須著黃色時(shí)，著色劑組分優(yōu)選地包含至少約5重量％的有機(jī)黃，更優(yōu)選地約10重量％至50重量％的有機(jī)黃。待著綠色的基礎(chǔ)漆料需要包含優(yōu)選地至少5重量％、更優(yōu)選地至少5重量％至30重量％的酞菁綠的著色劑組分?？梢赃x擇和改變著色劑的類型和量以獲得寬范圍的定制漆料顏色。
著色劑組分中顏料的量由對(duì)于基礎(chǔ)漆料的期望顏色、選擇的色調(diào)和選擇的顏料決定。因此，在一方面中，其中需要顯著擴(kuò)展的色域(例如橙色空間)，一種或多種著色劑組分的陣列包含足量橙色色調(diào)的色素以提供通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)紅色顏料和黃色顏料的組合通常不可能得到的定制顏色。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物任選地包含額外的組分或添加劑。在一方面，本文所述的著色劑組合物包含一種或多種防腐劑、潤(rùn)濕劑、殺生物劑、填充劑、消泡劑、pH控制劑、增稠劑、防沉劑，及其混合物或組合。在一方面，著色劑組合物優(yōu)選地包含潤(rùn)濕劑。潤(rùn)濕劑選自二元醇(例如乙二醇)、多元醇(例如丙二醇)、聚醚等。在優(yōu)選的方面，潤(rùn)濕劑是聚醚。示例性聚醚包括但不限于聚烷基二醇(例如，低至中等分子量的聚乙二醇和聚丙二醇)、多羥基醚(例如，由環(huán)氧化物聚合形成的那些)、多糖化合物(例如，聚脫水山梨醇和聚山梨醇)、聚亞烷基氧化物(例如，聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷)，及其混合物和組合。在一方面，本文所述的著色劑組合物包含約1重量％至20重量％的潤(rùn)濕劑，優(yōu)選地約2重量％至18重量％的潤(rùn)濕劑。適用于本文所述的組合物和方法的聚醚包括低分子量(例如分子量為190g至210g)的線性乙二醇聚醚和中等分子量(例如分子量為285g至315g)的聚乙二醇。中等分子量聚乙二醇用作載劑是有利的，這是因?yàn)樗鼈兓旧喜缓粦岩墒嵌舅睾?或致畸物的極低分子量揮發(fā)性有機(jī)溶劑。
優(yōu)選地，合適的乙二醇聚醚具有約190至約800，更優(yōu)選地約375至425，最優(yōu)選地約385至415的平均分子量。特別有用的商業(yè)聚乙二醇是PEG300和PEG400。
另一種有用的任選添加劑是潤(rùn)濕劑，例如來(lái)自Zenica的潤(rùn)濕劑GRB-2，其含有甘油和非離子型表面活性劑。額外潤(rùn)濕劑包含甘油和非離子表面活性劑。可用于實(shí)施本發(fā)明的額外潤(rùn)濕劑包括以下物質(zhì)，例如二醇諸如乙二醇、丙二醇、己二醇等；分子量為約300、400、500等的聚乙二醇；分子量為約300、400、500等的聚丙二醇；甘油，山梨醇，聚谷氨酸鈉，改性脲化合物，聚環(huán)氧乙烷和乙氧基化表面活性劑等。
可以添加消泡劑以便于制造?？捎糜趯?shí)施本發(fā)明的消泡劑包括以下物質(zhì)，例如礦物油、硅油(DrewL-474)、有機(jī)改性硅油(DrewL-405)等。
也可將殺生物劑添加到本發(fā)明的著色劑組合物中以消除或抑制微生物生長(zhǎng)。殺生物劑通常占著色劑組合物的0重量％至1重量％。殺生物化學(xué)品包括氯化烴、有機(jī)金屬化合物、釋放鹵素的化合物、金屬鹽、有機(jī)硫化合物、季銨化合物和酚類。有用的商業(yè)殺生物劑實(shí)例有Troysan192、KathonLS等。
也可將殺真菌劑添加到本發(fā)明的著色劑組合物中以消除或抑制微生物生長(zhǎng)。殺真菌劑的非限制性實(shí)例包括以下化合物，例如3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)、百菌清、吡啶硫酮鋅、2-N-辛基-4-異噻唑啉-3-酮等。優(yōu)選的殺真菌劑是IPBC。
也可將水添加到本發(fā)明的著色劑組合物中。通常，取決于具體的著色劑組合物，水可占著色劑組合物的約0重量％至75重量％。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，在易于使用的容器中提供著色劑組合物(例如，本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)著色劑或著色劑組合物)。適合與著色劑組合物一起使用的盒式容器包括“管”、“注射器”和“斂縫(caulking)”-型盒。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，著色劑組合物可以用密封袋狀物提供，其中可以受控量容易地分配著色劑組合物。這些容器優(yōu)于傳統(tǒng)的罐和廣口瓶。更優(yōu)選地，密封的袋狀物或容器具有噴嘴或轉(zhuǎn)接孔，其便于組合物完全進(jìn)入著色機(jī)中。在一個(gè)實(shí)施方式中，袋子用盒提供，以便于儲(chǔ)存和使用。
適用于本發(fā)明中的容器包括金屬和塑料管(例如，“牙膏”型管)、密封的塑料袋或袋狀物和斂縫-管狀筒(例如，帶活塞的筒，例如美國(guó)專利號(hào)5,622,288；5,560,521和5,297,697中所述，這些專利通過(guò)引用并入本文)。
本文描述了使基礎(chǔ)漆料配制物著色以提供具有定制顏色的漆料的方法。在本文所述的方法中，提供了具有一定量基礎(chǔ)漆料配制物、優(yōu)選地可店內(nèi)著色的基礎(chǔ)漆料配制物的容器，所述容器具有足以接收一定量的至少一種本文所述的低VOC著色劑組合物的頂部空間。
所公開的體系和方法中可以使用各種基礎(chǔ)漆料和色料。例如，示例性的基礎(chǔ)漆料組可包括如下、基本上由如下組成或由如下組成：一組白色的和無(wú)色的(未著色的)基料，或一組白色的、中間基(midbase)(中間白色的)和無(wú)色的基料，或一組白色的、粉色的、標(biāo)準(zhǔn)顏色的和無(wú)色的基料?？梢匀芜x地包含彩色基礎(chǔ)漆料，但優(yōu)選地不使用彩色基礎(chǔ)漆料。該體系還可任選地包含一種或多種色料基料。例如，該體系可包含外部色料或內(nèi)部色料，例如半透明的色料或?qū)嵣?即不透明)的色料。為了解釋說(shuō)明，請(qǐng)注意：當(dāng)將半透明色料施涂到木材上時(shí)，木材紋理(grain)及其紋路結(jié)構(gòu)(texture)通常保持可見；而當(dāng)施涂實(shí)色色料時(shí)，紋理通常被遮蓋，而其紋路結(jié)構(gòu)通常保持可見。當(dāng)將漆料施涂到木材上時(shí)，木材紋理及其紋路結(jié)構(gòu)通常不再可見，并且呈現(xiàn)完全遮蓋以前表面并且具有其特有外觀的新表面。這個(gè)新表面可以是光滑的或有紋路結(jié)構(gòu)的。
基礎(chǔ)漆料或色料通常被包裝在適于小批量的容器中。示例性的小尺寸批量容器是約0.5品脫、1品脫、1夸脫、1升、1加侖、4升、5加侖或20加侖的容器，這對(duì)應(yīng)于約0.24L至20L的容器。取決于基礎(chǔ)漆料或色料中已存在的著色(例如白色著色)量，容器通常具有少量頂部空間用于著色劑添加。例如，1加侖(3.79L)白色基礎(chǔ)漆料的容器可以容納約128oz.(3.79L)的基礎(chǔ)漆料，其中僅很小的頂部空間體積可用于著色劑添加。1加侖(3.79L)的無(wú)色基礎(chǔ)漆料容器可以例如容納約116oz.(3.43L)的基礎(chǔ)漆料，其中約12oz.(0.35L，或者容器總?cè)莘e的約9％)的頂部空間可用于著色劑添加。當(dāng)使用具有中等不透明度的其他基礎(chǔ)漆料時(shí)，它們同樣可以具有中等可用的頂部空間體積用于著色劑添加。例如，一種四基料體系可以使用上述白色的和無(wú)色的基礎(chǔ)漆料，以及其容器具有約126oz.(3.73L)的基礎(chǔ)漆料和約2oz.(0.06L)的可用于著色劑添加的頂部空間的粉色基料，和其容器具有約124oz.(3.57L)的基礎(chǔ)漆料和約4oz.(0.12L)的可用于著色劑添加的頂部空間的標(biāo)準(zhǔn)色基料。
可以手動(dòng)或自動(dòng)分配本文所述的著色劑組合物，其中自動(dòng)分配是優(yōu)選的。所公開的體系和方法中可以使用各種自動(dòng)漆料著色劑分配器，包括來(lái)自Fluid Management，Inc.的具有1/384流體盎司(0.077cm3)最小分配量的ACCUTINTER 1500、2000、7000和8000系列機(jī)，和來(lái)自Fluid Management，Inc.的具有1/1024流體盎司(0.029cm3)最小分配量的樣品分配系統(tǒng)。其他自動(dòng)漆料著色劑分配器包括來(lái)自CPS Color Equipment，Inc.的具有1/192流體盎司(0.153cm3)最小分配量的COROB MODULA HF機(jī)，和來(lái)自CPS Color Equipment，Inc的具有1/384流體盎司(0.077cm3)最小分配量的TATOCOLOR機(jī)。所選擇的分配器可以例如具有小于0.01流體盎司(＜0.3cm3)、優(yōu)選地小于0.007流體盎司(＜0.2cm3)、更優(yōu)選地小于0.005流體盎司(＜0.15cm3)的最小流體分配量?？梢允褂镁哂猩踔粮∽钚》峙淞康姆峙淦?，例如使用具有小于0.001流體盎司(＜0.03cm3)或小于0.0002流體盎司(＜0.014cm3)最小分配量的分配器，但是這些分配器可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)在大容器中制備深色。為了克服這個(gè)問(wèn)題，可以對(duì)分配器進(jìn)行修改，從而為一種或更多種著色劑提供多個(gè)分配線路，例如為分配器中的至少一些(例如可能使用的綠色、藍(lán)色、紅色和洋紅色)著色劑提供較低流率、較低最小分配量的線路和較高流率、較大最小分配量的線路。這些線路可以共享一些共用構(gòu)件(例如從著色劑筒的提取線、著色劑分配噴嘴或噴嘴清潔裝置)，并且可以使用一些非共享構(gòu)件(例如齒輪泵)。這種方法必然導(dǎo)致的多少增加的設(shè)備成本當(dāng)在大容器中構(gòu)成深色時(shí)通過(guò)增加的填充速率或者通過(guò)減少或消除對(duì)于使用單獨(dú)的分配器來(lái)處理較大或較小著色劑量的需求得以抵銷。
在一方面，為了使基礎(chǔ)漆料配制物著色以提供特定顏色的漆料，以優(yōu)選地0.01重量％至20重量％、更優(yōu)選地0.05重量％至15重量％的量分配著色劑組合物。所分配著色劑的量取決于自動(dòng)分配器的最小分配量以及漆料的期望顏色和所選著色劑。
本文公開的方法中可使用各種著色劑，包括本文所述的著色劑組合物。本文所述的組合物和方法優(yōu)選使用8種、9種、10種、11種或12種著色劑的陣列，但也可以使用更少的著色劑(如果受限的色域可接受的話)或者更多的著色劑(如果額外的分配器槽可用并且需要且/或可接受寬色域的話)。
在一種實(shí)施方式中，并且不參考分配著色劑的方法(即手動(dòng)的或自動(dòng)的)，本文所述的著色劑組合物不引起尖端干燥。“尖端干燥”是指以下現(xiàn)象：其中在著色期間，分配器噴嘴尖端處的著色劑變干，從而導(dǎo)致通過(guò)分配噴嘴的著色劑流動(dòng)減少或完全喪失。因此，由于尖端干燥，不正確量的著色劑被分配到基礎(chǔ)涂料中，從而導(dǎo)致不適當(dāng)著色的漆料。出乎意料的是，當(dāng)分配著色劑時(shí)，本文所述的著色劑組合物不引起尖端干燥，因此無(wú)論著色劑是手動(dòng)分配或使用自動(dòng)化分配系統(tǒng)分配，本文所述的方法均允許準(zhǔn)確配制著色漆料。當(dāng)使用自動(dòng)分配系統(tǒng)時(shí)，本文所述的著色劑組合物不會(huì)引起尖端干燥，只要分配著色劑之后進(jìn)行恰當(dāng)?shù)某绦蚣纯?，所述程序包括清潔、凈化、加蓋、遮蓋、再循環(huán)和攪拌自動(dòng)化分配系統(tǒng)。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物基本均勻，因此在使用前幾乎不需要混合。在一方面，本文所述的著色劑組合物在使用前需要最多約3分鐘的機(jī)械晃動(dòng)，但優(yōu)選地根本不需要晃動(dòng)，即使在延長(zhǎng)的保質(zhì)期之后亦是如此。
在一種實(shí)施方式中，本文所述的著色劑組合物具有延長(zhǎng)的保質(zhì)期?！把娱L(zhǎng)的保質(zhì)期”是指該組合物不隨時(shí)間顯示出顯著的粘度、pH、Hegman研磨度、或醇酸相容性和膠乳相容性的變化。通過(guò)在140°F(60℃)下加熱著色劑樣品六周來(lái)檢測(cè)組合物的延長(zhǎng)的保質(zhì)期穩(wěn)定性。加熱期之后，評(píng)估著色劑組合物的粘度、pH、Hegman研磨度、或醇酸相容性和膠乳相容性的變化。如果在加熱期之后，組合物顯示出小于約50KU、優(yōu)選地小于約10KU的粘度增加，則認(rèn)為該組合物是穩(wěn)定的。更優(yōu)選地，組合物具有小于約5KU的粘度增加。
如果在加熱期之后，組合物顯示出小于約50％的pH變化，更優(yōu)選地小于25％的pH變化，則認(rèn)為著色劑組合物具有延長(zhǎng)的保質(zhì)期或是穩(wěn)定的。類似地，如果在加熱期之后，組合物顯示出小于50％的Hegman研磨度變化、優(yōu)選地小于25％的變化，則認(rèn)為該著色劑組合物是穩(wěn)定的。
也可以通過(guò)以下方法評(píng)價(jià)本文所述的著色劑組合物的延長(zhǎng)的保質(zhì)期或穩(wěn)定性：使著色劑組合物經(jīng)歷多個(gè)凍融循環(huán)，然后檢查著色劑組合物的粘度、pH、Hegman研磨度、或醇酸相容性和膠乳相容性。為了檢測(cè)，將著色劑組合物樣品冷凍并解凍進(jìn)行至少三個(gè)循環(huán)，然后檢查著色劑的粘度、pH、Hegman研磨度、或醇酸相容性和膠乳相容性的變化。如果在至少三個(gè)凍融循環(huán)后，組合物顯示出小于約50KU、優(yōu)選地小于15KU、更優(yōu)選地小于10KU的粘度變化，則認(rèn)為該著色劑組合物是穩(wěn)定的。
如果在至少三個(gè)凍融循環(huán)后，組合物展示出小于50％的pH變化、優(yōu)選地小于25％的pH變化，則認(rèn)為該著色劑組合物是穩(wěn)定的或具有延長(zhǎng)的保質(zhì)期。類似地，如果在至少三個(gè)凍融循環(huán)后，組合物顯示小于50％的Hegman研磨度變化、優(yōu)選地小于25％的變化，則認(rèn)為該著色劑組合物是穩(wěn)定的。
按照慣例，當(dāng)將著色劑組合物添加到基礎(chǔ)漆料配配制物中以獲得著色漆料時(shí)，基礎(chǔ)漆料的粘度降低。這種粘度降低影響飾面漆料的性能。例如，具有低粘度的漆料難以施涂，可能不提供必要的遮蓋或覆蓋，并且可能不具有所需的抗粘連性或抗粘性。此外，由于通過(guò)使用較軟的聚合物或粘合劑樹脂而使基礎(chǔ)漆料具有低VOC或不具有VOC，并且添加到基礎(chǔ)漆料中的含低VOC或不含VOC的著色劑也具有高百分比的非揮發(fā)性柔性組分，因此難以形成具有良好的機(jī)械特征(即，例如，抗粘連性和抗粘性)的硬質(zhì)膜或涂層。
然而，令人驚訝的是，本文所述的著色劑組合物在著色后不顯著降低基礎(chǔ)漆料的粘度。在一方面，添加著色劑組合物后粘度的降低或下降小于50KU。在另一方面，粘度下降小于25KU。在另一方面，粘度下降小于約10KU。
與預(yù)期相反，本文所述的著色劑組合物在著色后不影響基礎(chǔ)漆料配制物的機(jī)械性能。因此，在一種實(shí)施方式中，由本文所述的著色劑組合物形成的經(jīng)著色基礎(chǔ)漆料提供優(yōu)異的抗粘連性和抗粘性。在一方面，用著色劑組合物著色后，基礎(chǔ)漆料配制物具有大于約4的抗粘連性和小于約60秒的抗粘性，更優(yōu)選地大于約6的抗粘連性和小于約30秒的抗粘性，最優(yōu)選地大于約8的抗粘連性和小于約10秒的抗粘性。
按照慣例，為了獲得某些類型的著色漆料，需要高的著色劑負(fù)載，并且必須調(diào)節(jié)著色劑的量和顏料選擇以獲得期望的顏色強(qiáng)度。這導(dǎo)致漆料成本增加，并且添加大量著色劑可能對(duì)漆料的某些機(jī)械性能有負(fù)面影響。然而，本文所述的著色劑組合物具有比標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器分配的著色劑線更高的著色強(qiáng)度。因此，使用本文所述的著色劑組合物時(shí)可以使用量少得多的著色劑來(lái)獲得具有可比較的著色強(qiáng)度的漆料，并且沒(méi)有觀察到對(duì)漆料機(jī)械性能的負(fù)面影響。
例如，標(biāo)準(zhǔn)黃色著色劑具有如本文所述的黃色著色劑的著色強(qiáng)度的約40％。類似地，標(biāo)準(zhǔn)中黃色著色劑具有如本文所述的中黃色著色劑的著色強(qiáng)度的約85％，并且標(biāo)準(zhǔn)品紅色著色劑具有本文所述的品紅色著色劑的著色強(qiáng)度的約50％。不限于理論，著色劑的顏色或著色強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于著色劑組合物中主要顏料的量。在一方面，本文所述的著色劑組合物具有較高的著色強(qiáng)度，這是因?yàn)樵撝珓┫鄬?duì)于常規(guī)著色劑或標(biāo)準(zhǔn)著色劑包含較高量的主要顏料。
實(shí)施例
通過(guò)以下實(shí)施例來(lái)闡釋本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，特定的實(shí)例、材料、量和程序應(yīng)根據(jù)本文所述的本發(fā)明的范圍和精神進(jìn)行廣義解釋。除非另有說(shuō)明，所有份數(shù)和百分比均以重量計(jì)，所有分子量均為重均分子量。除非另有說(shuō)明，使用的所有化學(xué)品都是市售的。
檢測(cè)方法
除非另有說(shuō)明，在以下實(shí)施例中使用以下檢測(cè)方法。
抗粘連性
利用ASTM D4946-89(用于建筑用漆的抗粘連性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)檢測(cè)漆料配制物的抗粘連性。
抗粘性
通過(guò)Zapon粘性試驗(yàn)來(lái)測(cè)量漆料配制物的抗粘性。將3”(7.62cm)長(zhǎng)且1”(2.54cm)寬的鋁桿從垂直方向以40°角彎曲，從而產(chǎn)生1”(2.54cm)的平臺(tái)和2”(5.08cm)的桿。使用4密耳(0.10mm)Bird棒進(jìn)行刮涂(drawdown)，并使其固化過(guò)夜。然后將Zapon粘性檢測(cè)儀放置在膜上并用特定重量進(jìn)行加重，然后使其靜置特定時(shí)間(即1000g重量持續(xù)30秒)。在去除重量后，觀察并記錄Zapon粘性檢測(cè)儀翻倒所需的時(shí)間。無(wú)粘性的膜使得粘性檢測(cè)儀立即翻倒。
實(shí)施例
在下面的實(shí)施例1-2中，制備如本文所述的著色劑組合物。具體地，將顏料分散在含有水、通用表面活性劑包、消泡劑、殺生物劑、殺真菌劑、潤(rùn)濕劑和增量劑填料或顏料糊的載劑中。
實(shí)施例1
表1.制備著色劑組合物
實(shí)施例2
表2.制備著色劑組合物
實(shí)施例3
如實(shí)施例1和2中所述制備橙色著色劑和品紅色著色劑，然后評(píng)估初始穩(wěn)定性以及在加熱至140°F(60℃)后的不同時(shí)間點(diǎn)(1周、3周和6周)的穩(wěn)定性。結(jié)果示于表3。
表3.著色劑組合物的穩(wěn)定性
實(shí)施例4
使用實(shí)施例1和2中的橙色著色劑和品紅色著色劑使基礎(chǔ)漆料配制物著色，然后評(píng)估著色漆料的初始粘度以及過(guò)夜粘度變化。將經(jīng)著色的基礎(chǔ)漆料與用標(biāo)準(zhǔn)著色劑著色的基礎(chǔ)漆料和未著色基礎(chǔ)漆料進(jìn)行比較。結(jié)果示于表4。
表4.著色漆料的過(guò)夜粘度
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