CN101151337A - 适合用作木材染色剂和/或调色剂的涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了包括成膜树脂、辐射固化引发剂、着色剂和稀释剂的涂料组合物。这些组合物基本上不含可辐射固化材料。还公开了至少部分涂有此类组合物的基材,至少部分涂有多层复合涂料的基材,该复合涂料包括至少一层由此类组合物沉积的涂层;并且公开了改进多层复合涂料体系对多孔基材的粘附性的方法。

Description

适合用作木材染色剂和/或调色剂的涂料组合物
发明领域
[0001]本发明涉及涂料组合物,至少部分涂有多层复合涂料体系的基材,其中该复合涂料体系包括由此类涂料组合物沉积的涂层,和改进多层复合涂料体系对基材的粘附性的方法。
发明背景
[0002]在用于基材,如木质基材,包括柜子、地板、家具等的保护性和装饰性涂料体系的领域中存在许多相关的考虑。不言而喻,此类涂料体系常常由多于一个涂层构成。多孔基材(如木材)常常涂有多层复合涂料体系,该体系包括调色剂层、染色剂层、封闭层(sealer)和面漆层。通常,调色剂和/或染色剂层是着色层,即它们提供颜色。封闭层常常是经打磨提供光洁度的保护层,而面漆层常常是提供表面性质如耐刮擦性和耐划痕性的保护层。
[0003]多数情况下,此类多层复合涂料体系中的各种涂层,包括着色层如染色剂,由包含可辐射固化材料(如暴露在紫外(“UV”)辐射下可固化的树脂)的涂料组合物沉积。此类树脂可以提供显示优异性能如粘附性能的涂料,并且由于木材的热敏性而通常是为木材应用所希望的,这种热敏性通常不利于某些热固性涂层。
[0004]然而,在此类涂料组合物中使用可辐射固化材料存在某些缺陷。为了提供将包含可辐射固化树脂的涂料组合物固化所必需的设备,如UV灯,可能需要投资。此外,在某些情形下,如当希望使用擦拭染色剂时,毒性问题可能阻止使用某些可辐射固化材料。
[0005]结果,希望提供不含可辐射固化材料的涂料组合物,如染色剂和调色剂组合物,但是该涂料组合物可以用来提供显示可接受的性能(包括可接受的粘附性能)的多层复合涂料体系。
发明概述
[0006]在某些方面,本发明涉及包含成膜树脂、辐射固化引发剂、着色剂和稀释剂的涂料组合物,如染色剂和/或调色剂组合物。这些组合物基本上不含可辐射固化材料。
[0007]在其它方面,本发明涉及改进多层复合涂料体系对多孔基材的粘附性的方法。本发明的这些方法包括步骤:向沉积成该多层复合涂料体系的着色剂层的涂料组合物中加入辐射固化引发剂,其中该组合物基本上不含可辐射固化材料,和其中该多层涂料体系包括至少一层由可辐射固化组合物沉积的涂层。
[0008]在其它方面,本发明涉及至少部分涂有多层复合涂料体系的基材。这些涂料体系包括由包含成膜树脂、辐射固化引发剂、着色剂和溶剂的涂料组合物沉积的着色剂层,其中该涂料组合物基本上不含可辐射固化材料,和施涂在该着色剂层的至少一部分上的由可辐射固化组合物沉积的封闭层和面漆中的至少一种。
[0009]本发明还涉及包含成膜树脂、自由基光引发剂、着色剂和稀释剂的涂料组合物,如染色剂和/或调色剂组合物。这些组合物基本上不含对自由基固化敏感的材料。
本发明实施方案的详细描述
[0010]为了以下详细描述,应该理解的是,本发明可以假定各种可供选择的变化和步骤顺序,除明确规定了与此相反之处外。此外,除在任何操作实施例中以外,或当另外说明时,在说明书和权利要求书中所使用的表示例如成分的量的所有数值在所有情况下应理解为由术语“大约”修饰。因此,除非相反说明,在下面说明书和所附的权利要求书中提出的数字参数都是近似值,它们可以根据由本发明设法获得的所希望的性能来改变。最低限度,且不是企图限制与权利要求的范围等同的原则的应用,每个数字参数应该至少根据记录的有效数字的个数且通过应用普通的舍入技术来解释。
[0011]尽管限定本发明宽范围的数值范围和参数是近似值,但是具体实施例中给出的数值是尽可能精确报道的。然而,任何数值都不可避免地存在由于它们各自测试测量的标准变化而造成的某些误差。
[0012]此外,应当理解本文所述的任何数值范围旨在包括在其中包含的所有子区间。例如,范围“1-10”旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围;即,具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
[0013]在本申请中,单数的使用包括复数且复数包括单数,除非特意地另外说明。例如,但没有限制,本申请涉及包括着色剂层的涂料体系。此种所谓的″着色剂层″意指涵盖包括一个着色剂层的涂料体系以及包括多于一个着色剂层的涂料体系,如包括两个着色剂层的涂料体系。此外,在本申请中,“或”的使用是指“和/或”,除非另外特意地规定,尽管在某些情况下可以明确地使用“和/或”。
[0014]在某些实施方案中,本发明涉及适合在多孔基材如木材上涂覆的涂料组合物,如染色剂或调色剂组合物。本文所使用的术语“多孔基材”是指包含允许液体成分穿透该基材表面的孔隙或空隙的基材。本文所使用的术语“染色剂”是指可以将多孔基材如木材着色,同时允许一些基材的自然色和纹理隐约显出的半透明组合物。本文所使用的术语“调色剂”是指在可以着色多孔基材方面与染色剂发挥类似功能的组合物,然而,“调色剂”通常是低固含量组合物(至多5wt%固体,至少95wt%溶剂)并且通常在施涂染色剂之前以低的薄膜厚度施涂到基材上。
[0015]本发明的涂料组合物包含成膜树脂。本文所使用的术语“成膜树脂”是指在除去任何存在于组合物中的稀释剂或载体后或固化后可以至少在基材的水平表面上形成自支撑连续薄膜的树脂。
[0016]本发明组合物中使用的成膜树脂不受限制并且可以包括例如本领域中通常使用的任何成膜树脂,如聚氨酯、丙烯酸系树脂、乙烯基系树脂、蜜胺、聚氯乙烯、聚烯烃、聚脲、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、环氧树脂、硅酮、聚酰胺等,只要该组合物基本上不含可辐射固化材料即可。在某些实施方案中,例如,成膜树脂包括醇酸树脂。本文所使用的术语“醇酸树脂”表示合成树脂,其是多元酸或酸酐、多元醇和油脂肪酸的反应产物。此类树脂通常由各种多元酸、多元醇和脂肪酸缩聚来制备。本文所使用的术语“油脂肪酸”包括例如干性油、半干性油和非干性油,包括它们的混合物。如本领域技术人员将领会的那样,当使用一种或多种干性油、一种或多种半干性油或干性油和半干性油的混合物时,本发明的涂料组合物将能够进行氧化固化。类似地,如果使用至少一种干性油或半干性油与非干性油的混合物,其中该混合物主要是干性和/或半干性的,则该组合物也将进行氧化固化。“主要是干性”和/或“半干性”是指所使用的至少大约45%的油是干性和/或半干性的。干性和半干性油都包含能够进行氧化交联的碳-碳双键,而非干性油要么不含用以进行固化的此类键要么不含足够数目的此类键。
[0017]适合的干性和半干性油的实例包括蓖麻油、脱水蓖麻油、棉籽油、鱼油、亚麻子油、鲱油、桠油、棕榈核油、紫苏子油、红花油、沙丁鱼油、大豆油、向日葵油、妥尔油、桐油和核桃油。适合的非干性油的实例包括戊酸、庚酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、月桂酸、椰子油脂肪酸、硬脂酸和含18个碳原子的支化脂肪酸。主要是干性/半干性的油通常更适合用于本染色剂。
[0018]可以用于形成此类醇酸树脂的适合的多元醇包括甘油、新戊二醇、环己烷二甲醇、乙二醇、丙二醇、季戊四醇、新壬二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、三羟甲基丙烷、二季戊四醇、三季戊四醇等。
[0019]可用于形成此类醇酸树脂的适合的多元酸/酸酐包括多元羧酸和它们的酸酐。适合的多元羧酸的实例包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、己二酸、壬二酸、戊二酸、3,3-二乙基戊二酸、丙二酸、庚二酸、癸二酸、辛二酸、琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、2-甲基琥珀酸、十二碳烯基琥珀酸、衣康酸、富马酸、马来酸、柠康酸、二乙基马来酸和偏苯三酸;那些多元酸的酸酐也是适合的。不应以在制备过程中会引起醇酸树脂凝胶的量使用具有大于三个酸结构部分的多元酸或较高级的多官能化的醇。
[0020]在某些实施方案中,例如在组合物包含调色剂组合物的某些情况下,所述成膜树脂包括纤维素树脂。本文所使用的术语“纤维素树脂”是指一般已知的是纤维素的衍生物的热塑性聚合物,它们的实例包括:硝化纤维素;纤维素的有机酯和混合酯如乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素和乙酸丁酸纤维素;和纤维素的有机醚如乙基纤维素。
[0021]在某些实施方案中,如涂料组合物包含染色剂的某些情况,本发明的涂料组合物包含0.25至15wt%的成膜树脂,或在某些实施方案中,包含9至15wt%,或在其它实施方案中,包含10至12wt%的成膜树脂,基于该组合物的总重量。在其它实施方案中,如涂料组合物包含调色剂的某些情况下,本发明的涂料组合物包含0.25至5wt%的成膜树脂,或在某些实施方案中,包含0.5至2wt%,或在其它实施方案中,包含0.5至1.5wt%的成膜树脂,基于该组合物的总重量。
[0022]本发明的涂料组合物还包含辐射固化引发剂。本文所使用的术语“辐射固化”是指让材料暴露在能量源,如电子束(EB)、UV光或可见光下而发生的聚合。然而,如此前所述,本发明的组合物基本上不含或,在某些情形下,完全不含可辐射固化材料。本文所使用的术语“可辐射固化材料”是指具有反应性组分的材料,所述反应性组分可通过暴露在早先提及的至少一种能量源下而聚合。本文所使用的术语“可辐射固化组合物”是指包含可辐射固化材料的组合物。本文所使用的术语“基本上不含”是指所述材料(即使有的话)作为偶然的杂质存在于组合物中。换言之,该材料不影响组合物的性能。本文所使用的术语“完全不含”是指所述材料根本不存在于组合物中。
[0023]可辐射固化材料的实例是按照阳离子和/或自由基固化机理易于辐射固化的材料。本领域技术人员应理解的是,在阳离子固化机理中,树脂的反应性官能团借助于带正电的化学物质反应,而在自由基固化机理中,树脂的反应性官能团借助于自由基(无电荷)中间物质反应。
[0024]在某些实施方案中,所述辐射固化引发剂包括选自阳离子光引发剂和/或自由基光引发剂的光引发剂。本文所使用的术语“阳离子光引发剂”是指引发阳离子固化的光引发剂,而术语“自由基光引发剂”是指引发自由基固化的材料。例如,当本发明的涂料组合物将要与由可辐射固化组合物沉积的涂层一起用于涂料体系时,其中该可辐射固化组合物包含下面将更加详细描述的易于阳离子固化的可辐射固化材料,则通常希望在本发明的涂料组合物中加入阳离子光引发剂。相反地,当本发明的涂料组合物将要与由可辐射固化组合物沉积的涂层一起用于涂料体系时,其中该可辐射固化组合物包含下面将更加详细描述的易于自由基固化的可辐射固化材料,则通常希望在本发明的涂料组合物中加入自由基光引发剂。
[0025]适合用于本发明的阳离子光引发剂的实例包括例如盐、络合卤化物的芳族重氮盐、某些金属茂和它们的组合。
[0026]适合的盐包括,例如具有通式R2I+MXz、R3S+MXz -、R3Se+MXZ -、R4P+MXz -和R4N+MXz -的那些,其中每个R是含1-30个碳原子的有机基团,如含6-20个碳原子的芳族碳环基团。每个R基团可以被1-4个一价烃基团取代,例如含1-8个碳原子的烷氧基、含1-16个碳原子的烷基,硝基、氯、溴、氰基、羧基、巯基或芳族杂环基团,如吡啶基、苯硫基和吡喃基。MXz -是非碱性、非亲核性阴离子,例如无机阴离子如BF4 -、B(C6F5)4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、SbCl6 -、HSO4 -、ClO4 -、FeCl4 -、SnCl6 -或BiCl5 -;有机磺酸,如苯磺酸、十二烷基苯磺酸或3-硝基苯磺酸的阴离子;或全氟烷基磺酸,例如全氟丁烷磺酸、全氟乙烷磺酸、全氟辛烷磺酸的阴离子,或它们的组合。
[0027]适合的盐的更具体实例是磺酸的二芳基碘盐;硼酸的二芳基碘盐,例如,四(五氟苯基)硼酸甲苯基异丙苯基碘;六氟砷酸双(十二烷基苯基)碘;六氟锑酸双(十二烷基苯基)碘;六氟锑酸二烷基苯基碘;磺酸的三芳基锍盐;全氟烷基磺酸的三芳基锍盐;和芳基磺酸的三芳基锍盐;全氟烷基磺酸的三芳基锍盐,或它们的组合。
[0028]适合的络合卤化物的芳族重氮盐包括例如四氯铁(III)酸2,4-二氯苯重氮盐、四氯铁(III)酸对硝基苯重氮盐、四氯铁(III)酸对吗啉代苯重氮盐、六氯锡(IV)酸2,4-二氯苯重氮盐、六氯锡(IV)酸对硝基苯重氮、四氟硼酸2,4-二氯苯重氮盐,或它们的组合。
[0029]某些金属茂也是适合的,例如具有分子式[Ra(Fe11Rb)c]d +c[X]c-d的铁茂离子(ferrocinium),其中,c是1或2;d是1、2、3、4或5;X是非亲核阴离子,例如BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、SbF5(OH)-、CF3 SO3 -、C2F5SO3 -、n-C3F7SO3 -、n-C4F9SO3 -、n-C6F13SO3 -、n-C8F17SO3 -、C6F5SO3 -、磷钨酸盐或硅钨酸盐;Ra是π-芳烃(pi-arene),Rb是π-芳烃的阴离子,如环戊二烯基阴离子。适合的π-芳烃的实例是甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、甲氧基苯、甲基萘、芘、苝、1,2-二苯乙烯、二苯醚和二苯硫。可见光阳离子光引发剂的实例是(η5-2,4-环戊二烯-1-基)(η6-异丙基苯)-铁(II)的六氟磷酸盐,其可从Ciba以商品名IRGACURE 261获得。适合用于本发明的其它可商购的阳离子光引发剂包括得自Dow Chemical Company的CYRACURE UVI-6992和CYRACURE UVI-6976。
[0030]为了增加光效率,或为了使阳离子光引发剂对特定波长敏感,取决于引发剂的类型,还可能使用敏化剂。实例是多环芳烃或芳族酮化合物,例如苯并苝、1,8-二苯基-1,3,5,7-辛四烯或1,6-二苯基-1,3,5-己三烯。
[0031]适合用于本发明的自由基光引发剂的实例包括例如α-裂解光引发剂和氢提取光引发剂。裂解型光引发剂包括苯乙酮、α-氨基烷基苯基酮、苯偶姻醚、苯甲酰基肟、氧化酰膦和氧化双酰膦和它们的混合物。提取型光引发剂包括二苯甲酮、米蚩酮、噻吨酮、蒽醌、樟脑醌、荧光酮、酮香豆素和它们的混合物。
[0032]可以用于本发明的涂料组合物的自由基光引发剂的具体的非限制性实例包括:苯偶酰,苯偶姻,苯偶姻甲基醚,苯偶姻异丁基醚苯并苯酚,苯乙酮,二苯甲酮,4,4′-二氯二苯甲酮,4,4′-双(N,N′-二甲基氨基)二苯甲酮,二乙氧基苯乙酮,荧光酮,例如可以从SpectraGroup Ltd.获得的H-Nu系列引发剂,2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮,1-羟基环己基苯基酮,2-异丙基噻吨酮,α-氨基烷基苯基酮,例如2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮,氧化酰膦,例如2,6-二甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、2,6-二氯苯甲酰基二苯基氧化膦和2,6-二甲氧基苯甲酰基二苯基氧化膦,氧化双酰膦,例如双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,6-二甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦和双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦,和它们的混合物。
[0033]在某些实施方案中,本发明的涂料组合物包含0.01至15wt%的光引发剂,或在某些实施方案中,包含0.01至10wt%,或在其它实施方案中,包含0.01至5wt%的光引发剂,基于该组合物的总重量。
[0034]从上述描述显而易见的是,本发明还涉及包含自由基光引发剂的涂料组合物,其中该组合物基本上不含,或在某些情形下,完全不含易于自由基固化的材料。
[0035]如此前所述,本发明的涂料组合物还包含着色剂。该着色剂可以包含一种或多种颜料、染料和/或染剂。在某些实施方案中,使用适合用于木材调色剂和/或木材染色剂的颜料、染料和/或染剂的任何组合。此类产品可广泛地商购,如可从DuPont、BASF和ElementisSpecialties等商购。
[0036]在某些实施方案中,本发明的涂料组合物包含0.1至30wt%的着色剂,或在某些实施方案中,包含1至6wt%的着色剂,基于该组合物的总重量。
[0037]此外,本发明的涂料组合物包含稀释剂。适合的稀释剂包括有机溶剂、水、和/或水/有机溶剂混合物。适合的有机溶剂包括例如醇、酮、芳烃、二醇醚、酯或它们的混合物。在某些实施方案中,基于组合物的总重量,该稀释剂以5-80wt%,如30-50wt%的量存在于本发明的涂料组合物中。
[0038]在某些实施方案中,本发明的组合物包含添加剂,该添加剂包括含有机硅或有机氟的分子或聚合物,如有机硅烷,发明人已经发现其可有助于为由该组合物形成的涂层赋予耐镍刮擦性。适合的有机硅烷的非限制性实例包括乙烯基和烯丙基卤、烷氧基、氨基有机基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酸酯硅烷,它们的水解产物和该水解产物的聚合物和任何这些材料的混合物。一些这样的硅烷在美国专利号2,688,006;2,688,007;2,723,211;2,742,378;2,754,237;2,776,910和2,799,598中进行了公开。在某些实施方案中,本发明的涂料组合物包含氨基硅烷、环氧基硅烷,或在某些情形下,它们的混合物。
[0039]适合用于本发明的组合物的氨基硅烷的非限制性实例包括单氨基和二氨基硅烷,包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙烷二胺丙烯酰胺和其它类似的单和二氨基硅烷。还可以使用润滑剂改性的氨基硅烷。在某些实施方案中,此类单氨基硅烷具有由以下通式表示的氨基官能团:
NH2R-Si-(OR1)3
其中R是具有2-8个碳原子的亚烷基,R1是低级烷基或氢(具有1-5个碳原子,如1-2个碳原子的低级烷基)。适合的氨基硅烷的其它实例包括氨基甲基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、二氨基丙基二乙氧基硅烷、三氨基丙基乙氧基硅烷等。
[0040]环氧基硅烷,如由以下通式表示的那些也适合用于本发明组合物:
Figure A20068001067300131
其中R1如上所述,y是具有1-6的值的整数。此类环氧基硅烷的代表性实例包括β-羟基乙基三乙氧基硅烷、γ-羟基丙基三氯硅烷、双(Δ-羟基丁基)二甲氧基硅烷、Δ-羟基丁基三甲氧基硅烷、2,3-环氧基丙基三甲氧基硅烷、3,4-环氧基丁基三乙氧基硅烷和双(2,3-环氧基丙基)二甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3,4-环氧基环己基三乙氧基硅烷。
[0041]适合的含有机硅的聚合物包括均聚物、共聚物或嵌段聚合物并且事实上可以具有任何长度和组成、只要该分子不干扰涂料组合物的所需性能。所述聚合物可以是、但不限于丙烯酸系树脂、聚酯、聚醚、聚硅氧烷、聚氨酯或它们的组合。在某些实施方案中,所述聚合物包含其中至少一种单体具有侧挂甲硅烷基的一种或多种单体的反应产物。所述聚合物可以是含甲硅烷基的丙烯酸类单体的均聚物或两种或更多种丙烯酸类单体的共聚物,该两种或更多种丙烯酸类单体之一包含侧挂甲硅烷基。包含侧挂甲硅烷基的适合的丙烯酸类单体是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(可从OSI Specialties Inc.商购的SILQUESTA-174硅烷)。此种单体可以与适合的乙烯基单体起反应,如丙烯酸类单体,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸五氟丙酯、(甲基)丙烯酸全氟环己酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酰胺、α-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉和N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺或它们的组合。
[0042]许多其它含至少一个被一个或多个氨基或环氧基取代的有机基团的硅烷也可以用于本发明组合物的某些实施方案中,并且这些硅烷是为本领域技术人员所熟知的。在某些实施方案中,本发明的涂料组合物包含至多2wt%有机硅烷,或在某些实施方案中,包含0.1至2wt%有机硅烷,基于该组合物的总重量。
[0043]此外,本发明的涂料组合物可以包含其它的任选成分,包括本领域中已知的紫外线吸收剂,颜料和抑制剂。此外,可以使用各种填料、增塑剂、流动控制剂、表面活性剂和其它已知的配制用添加剂。也可用于本发明涂料组合物的是铝或钛螯合交联剂,如ManchemLtd.制造的ALUSEC 510乙基乙酰乙酸根合(acetoacetato)-二-2-乙氧基铝或DuPont制造的TYZOR TPT钛酸四异丙酯。在某些实施方案中,可以添加抗结皮剂如甲基乙基酮肟,例如,以改进包装稳定性。在某些情形下,可以添加填料和平光剂,如粘土、滑石、二氧化硅等。适合的二氧化硅可从W.R.Grace and Company以SYLOID 169和从DeGussaCorporation以AEROSIL 972商购。还可以包括抗流挂性添加剂,如得自Eastman Chemicals的乙酸丁酸纤维素551-0.2,还可以包括其它增强性能的添加剂。当使用时,基于该组合物的总重量,各种添加剂通常占涂料组合物的至多30wt%,如至多10wt%。
[0044]本发明的涂料组合物可以涂覆到各种各样的基材上。然而,在某些实施方案中,将本发明的涂料组合物涂覆到多孔基材,如纸、硬纸板、刨花板、纤维板、木材、木胶合板和木制品上。可以用本组合物染色的各种木材包括,例如橡木、松木和枫木。这些类型的木材用于制备,例如厨房厨柜、浴箱、桌子、书桌、梳妆台和其它家具,以及地板,如硬木和镶木地板。
[0045]可以通过本领域中已知的任何手段将本发明的涂料组合物涂覆到基材上。例如,它们可以通过刷涂、浸涂、流涂、辊涂以及常规和静电喷涂来涂覆。
[0046]一旦涂覆,使本发明的涂料组合物的某些实施方案渗透入多孔基材预定时间,并擦去多余的染色剂。可以施涂多个层。当本发明的涂料组合物包含含醇酸树脂的木材染色剂时,如上所述,则可以通过氧化固化将该染色剂固化,该氧化固化通过使涂覆的基材暴露在环境温度或升高的温度条件下来完成。例如,环境温度或升高的温度条件可以是通常认为是“风干”或“强制干燥”条件的那些。这在大约13℃-250℃,如20℃-150℃,或50℃-90℃的温度下进行。在没有加速条件下的氧化固化可以在数天至数星期的过程中进行。
[0047]不言而喻,尤其是在木材基材的处理中,可以在染色剂和/或调色剂层的顶部上施涂附加层如封闭层和/或面漆。因此,本发明的某些实施方案涉及至少部分涂有多层复合涂料体系的基材。本文所使用的术语“多层复合涂料体系”是指包括至少两个在基材如多孔基材上依次施涂的涂层的涂料体系。
[0048]本发明的这些涂料体系包括:(i)由本发明的任何上述涂料组合物沉积的着色剂层,和(ii)在该着色剂层的至少一部分上施料的由可辐射固化组合物沉积的封闭层和面漆中的至少一种。在某些实施方案中,本发明的涂料体系包括:(i)由本发明的任何上述涂料组合物沉积的调色剂层,(ii)由本发明的任何上述涂料组合物沉积的染色剂层,其中该染色剂层沉积在该调色剂层的至少一部分上,(iii)由可辐射固化组合物沉积的封闭层,其中该封闭层沉积在所述染色剂层和/或调色剂层的至少一部分上,和(iv)由可辐射固化组合物沉积的面漆,其中该面漆沉积在所述封闭层的至少一部分上。在某些实施方案中,沉积成封闭层和面漆中的至少一种的可辐射固化组合物包含100%固体或水基组合物。
[0049]本文所使用的术语“封闭层”是指直接施涂到着色剂层如调色剂和/或染色剂上的保护性涂料,而“面漆”是指直接施涂到所述封闭层上的保护性涂料。在本发明的涂料体系中,封闭层和/或面漆由可辐射固化组合物,如包含易于阳离子和/或自由基固化的可辐射固化材料的组合物沉积。例如,在某些实施方案中,封闭层和/或面漆由包含聚合物的组合物沉积,该聚合物包含醇酸树脂部分和可自由基固化部分,如在美国专利申请公开号2004-0013895 A1[0005]-[0022]中所述的那样,该文献在引入供参考。
[0050]在某些实施方案中,所述封闭层和/或面漆由包含易于阳离子固化的可辐射固化材料的可辐射固化组合物沉积。在此情况下,通常希望向沉积成着色剂层的涂料组合物中加入阳离子光引发剂。在本发明的其它实施方案中,所述封闭层和/或面漆由包含易于自由基固化的可辐射固化材料的可辐射固化组合物沉积。在此情况下,通常希望向沉积成着色剂层的涂料组合物中加入自由基光引发剂。
[0051]在本发明的某些实施方案中,将所述调色剂和/或染色剂施涂到基材上。在施涂封闭层和/或面漆之前,该染色剂和/或调色剂可以或可以不经历氧化固化(封闭层/面漆向未固化染色剂和/或调色剂上的施涂被本领域技术人员理解为“湿压湿”施涂)。在施涂封闭层和/或面漆之后,至少部分地固化这些层。虽然不希望受到任何理论束缚,但是据信在施涂期间和在固化之前存在于封闭层/面漆可辐射固化组合物中的某些可辐射固化单体可能迁移到染色剂层、调色剂层、和/或多孔基材中。尽管沉积成染色剂和/或调色剂层的组合物中基本上不存在可辐射固化材料,但是染色剂层、调色剂层和/或多孔基材中可辐射固化引发剂的存在可能使已经迁移到其中的可辐射固化单体在封闭层和/或面漆的固化过程中固化。结果是,可以发生层间粘结,并且层间粘附性以及对基材的粘附性得到改进。然而,如所述的那样,本发明不限于这一机理。结果,本发明的多层复合涂料可以提供希望水平的粘附性、韧性、外观,感觉和/或耐染色剂/溶剂性,以及其它性能。本文所使用的术语“部分固化”是指在完全固化和没有固化之间的任何固化阶段。
[0052]在某些实施方案中,本发明的基材涂有显示胶带粘附性(tape adhesion)为至少50%的多层复合涂料,其中胶带粘附试验根据ASTM D-359进行。在某些实施方案中,此类涂料显示至少85%,或在某些情形下,100%的胶带粘附性。
[0053]在某些实施方案中,本发明的基材涂有显示耐镍刮擦性为至少8的多层复合涂料。耐镍刮擦性是涂料体系的耐凿制性的评价。本文所使用的耐镍刮擦性是对单个样品采用五次平行测定来测试的,并且相对于对照涂料体系报道结果。可以使用没有明显磨损的表面的美国政府5分硬币进行试验。将镍币紧握在拇指和食指之间,并且使用中至强的压力,在涂覆的表面上刮擦该镍币边缘。将凿制涂覆的表面所需要的压力#赋予1-10的整数值,其中1是最小作用力,10是最大作用力。
[0054]熟练技术人员应理解,本发明进一步涉及改进多层复合涂料体系对多孔基材的粘附性的方法,该粘附性可以通过早先描述的胶带粘附试验测量。本发明的这些方法包括步骤:向沉积成所述多层涂料体系的至少一层的涂料组合物中加入辐射固化引发剂,其中该组合物基本上不含可辐射固化材料,和其中该多层涂料体系包括至少一层由可辐射固化组合物沉积的涂层。
[0055]本发明还提供用多层复合涂料体系至少部分地涂覆多孔基材的方法。这些方法包括:(a)将着色剂层施涂到多孔基材上;和(b)在该着色剂层的至少一部分上施涂由可辐射固化组合物沉积的封闭层和面漆中的至少一种。在本发明的这些方法中,着色剂层由本发明的涂料组合物沉积。然后可以固化封闭层和/或面漆涂料组合物。因此,例如,如本领域技术人员已知的那样,可通过采用光化辐射的辐照将封闭层和/或面漆组合物固化。在某些实施方案中,固化可以在一分钟之内完成。
[0056]在某些实施方案中,可以使用波长范围为180-4000纳米的紫外线光源固化封闭层和/或面漆组合物。例如,可以使用日光、汞灯、弧光灯、氙气灯、镓灯等。在一个实例中,可以通过强度为48-360W/cm的中压汞灯固化封闭层和/或面漆组合物,由从EIT Inc.,Sterling,Virginia商购的POWERMAP UV辐射计测量的总曝光量为100-2000mJ/cm2,如500-1000mJ/cm2
[0057]以下实施例用来举例说明本发明,但这些实施例不应认为是将本发明限制在它们的细节中。除非另有说明,以下实施例以及在整个说明书中的所有份数和百分率按重量计。
实施例
实施例1
[0058]用220粗砂砂纸打磨枫木胶合板。然后使用单程的BinksModel 2001手持式喷枪使用30-40psi气压涂覆红铁粉调色剂(得自PPGIndustries,Inc.的C1442A33)以获得均匀层。对该涂覆的胶合板进行一分钟环境温度闪蒸然后使用单程的Binks Model 2001手持式喷枪使用30-40psi气压涂覆红铁粉染色剂(得自PPG Industries,Inc.的C1453A31)以获得均匀层,然后用抹布擦去过量部分。在15分钟的环境温度闪蒸和4分钟的180烘烤之后,然后使用Devilbiss JGHV-530手持式喷枪使用60psi气压以大约0.4密耳的干膜厚度涂覆封闭层组合物(得自PPG Industries,Inc.的R1659Z49)。对该涂覆的胶合板实施700mJ/cm2的UV-A照射,然后使其在环境温度下再冷却五分钟。然后用280粗砂砂纸打磨该固化的胶合板。然后使用Devilbiss JGHV-530手持式喷枪使用60psi气压以大约0.6密耳的干膜厚度使用可UV固化面漆组合物(得自PPG Industries,Inc.的R1594Z83)涂覆面漆。对涂覆的胶合板实施1050mJ/cm2的UV-A照射。
实施例2
[0059]使用列于表1中的成分制备红铁粉调色剂组合物。在Cowles叶片的搅拌下将各成分添加到漆罐中。在混合所有成分之后,继续混合大约5-10分钟以确保均匀性。
表1
    成分     重量份(克)
    C1442A331     50
    IRGACURE 8192     1
1从PPG Industries,Inc.获得的红铁粉调色剂。
2可以从Ciba Specialty Chemicals Corp.获得的双酰基氧化膦光引发剂。
[0060]用220粗砂砂纸打磨枫木胶合板。然后施涂由列于表1中的成分制备的红铁粉调色剂,接着施涂红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆。用和实施例1描述的调色剂一样的方法施涂该红铁粉调色剂。该红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆包含实施例1中确定的相同组成并且按实施例1描述的方式施涂。
实施例3
[0061]使用列于表2中的成分制备红铁粉调色剂组合物。在Cowles叶片的搅拌下将各成分添加到漆罐中。在混合所有成分之后,继续混合大约5-10分钟以确保均匀性。
表2
    成分     重量份(克)
    C1442A331     50
    IRGACURE 8192     1
    Z-6020硅烷3     1
1从PPG Industries,Inc.获得的红铁粉调色剂。
2可以从Ciba Specialty Chemicals Corp.获得的双酰基氧化膦光引发剂。
3可以从Dow Corning Corp.获得的N-(b-氨基乙基)-g-氨基丙基三甲氧基硅烷。
[0062]用220粗砂砂纸打磨枫木胶合板。然后施涂由列于表2中的成分制备的红铁粉调色剂,接着施涂红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆。用和实施例1描述的调色剂一样的方法施涂该红铁粉调色剂。该红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆包含实施例1中确定的相同组成并且按实施例1描述的方式施涂。
实施例4
[0063]使用列于表3中的成分制备红铁粉调色剂组合物。在Cowles叶片的搅拌下将各成分添加到漆罐中。在混合所有成分之后,继续混合大约5-10分钟以确保均匀性。
表3
    成分     重量份(克)
C1442A331 50
    IRGACURE 8192     1
    A-186硅烷3     1
1从PPG Industries,Inc.获得的红铁粉调色剂。
2可以从Ciba Specialty Chemicals Corp.获得的二酰基氧化膦光引发剂。
3可以从OSI Specialties Inc.获得的β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷。
[0064]用220粗砂砂纸打磨枫木胶合板。然后施涂由列于表3中的成分制备的红铁粉调色剂,接着施涂红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆。用和实施例1描述的调色剂一样的方法施涂该红铁粉调色剂。该红铁粉擦拭染色剂、封闭层和面漆包含实施例1中确定的相同组成并且按实施例1描述的方式施涂。
基材测试
[0065]在面漆的施涂和固化之后,使所述胶合板在室温下放置一整夜。然后按表4所述测试所有胶合板。
表4
    实施例     胶带粘附性1     镍刮擦2
    1     0B     1
    2     3B     3
    3     5B     6
    4     3B     5
1镍刮擦粘附是涂料体系的耐凿制性的定量评价。镍刮擦是对单个样品采用数次平行测定来测试的,并且相对于对照涂料体系报道结果。使用没有明显磨损的表面的美国政府5分硬币进行试验。将镍币紧握在拇指和食指之间,并且使用中至强的压力,在涂覆的表面上刮擦该镍币边缘。将凿制该涂覆表面所要求的压力#赋予1-10的整数值,其中1是最小作用力,10是最大作用力。
2使用3M Scotch Masking胶带250 3005进行,其中基于以下等级评定性能:5B=100%粘附;4B=99%-95%粘附;3B=85%-94%粘附;2B=65%-84%粘附;1B=35%-64%粘附;0B=0%-34%粘附。
[0066]虽然以上出于举例说明的目的描述了本发明的特定实施方案,但是对本领域技术人员来说在不脱离所附权利要求书中所限定的本发明的情况下对本发明的细节作出许多改变是显而易见的。

Claims (20)

1.涂料组合物,包含:
(a)成膜树脂,
(b)辐射固化引发剂,
(c)着色剂,和
(d)稀释剂,
其中该涂料组合物基本上不含可辐射固化材料。
2.权利要求1的涂料组合物,其中该涂料组合物包含染色剂或调色剂。
3.权利要求1的涂料组合物,其中该成膜树脂包括醇酸树脂或纤维素树脂。
4.权利要求1的涂料组合物,其中该涂料组合物完全不含可辐射固化材料。
5.权利要求1的涂料组合物,其中该辐射固化引发剂包括选自阳离子光引发剂和/或自由基光引发剂的光引发剂。
6.权利要求5的涂料组合物,其中该光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
7.权利要求1的涂料组合物,还包含添加剂,该添加剂包括含有机硅和/或有机氟的分子和/或聚合物。
8.权利要求7的涂料组合物,其中该含有机硅的分子和/或聚合物包括有机硅烷。
9.权利要求8的涂料组合物,其中该有机硅烷包括氨基硅烷、环氧基硅烷或它们的混合物。
10.至少部分涂有权利要求1的涂料组合物的基材。
11.权利要求10的基材,其中该基材包括多孔基材。
12.权利要求11的多孔基材,其中该基材包括木材。
13.至少部分涂有多层复合涂料体系的基材,其中该多层复合涂料体系包括:
(a)由权利要求1的涂料组合物沉积的着色剂层,和
(b)在所述染色剂层和/或调色剂层的至少一部分上施涂的由可辐射固化组合物沉积的封闭层和面漆中的至少一种。
14.权利要求13的基材,其中或者:
(i)当封闭层和面漆中的至少一种由包含易于阳离子固化的可辐射固化材料的可辐射固化组合物沉积时,权利要求1的组合物包含阳离子光引发剂,或者
(ii)当封闭层和面漆中的至少一种由包含易于自由基固化的可辐射固化材料的可辐射固化组合物沉积时,权利要求1的组合物包含自由基光引发剂。
15.至少部分涂有多层复合涂料体系的多孔基材,其中该多层复合涂料体系包括:
(a)调色剂层,
(b)沉积在该调色剂的至少一部分上的染色剂层,
(c)由可辐射固化组合物沉积的封闭层,其中该封闭层沉积在所述染色剂层的至少一部分上,和
(d)由可辐射固化组合物沉积的面漆,其中该面漆沉积在所述封闭层的至少一部分上,和
其中该调色剂层和染色剂层中的至少一种由权利要求1的涂料组合物沉积。
16.权利要求15的基材,其中该封闭层和面漆可辐射固化组合物包含含醇酸树脂部分和可自由基固化部分的聚合物。
17.将权利要求13的多层复合涂料沉积到多孔基材上的方法,包括:
(a)将着色剂层施涂到多孔基材上;和
(b)在该染色剂的至少一部分上施涂该封闭层和面漆中的至少一种,和
(c)通过用紫外线辐射该组合物而将该封闭层和/或面漆可辐射固化组合物中的至少一种固化。
18.改进多层复合涂料体系对多孔基材的粘附性的方法,包括:向沉积成所述涂料体系的至少一层的涂料组合物中加入辐射固化引发剂,其中该组合物基本上不含可辐射固化材料,和其中该多层涂料体系包括至少一层由可辐射固化组合物沉积的涂层。
19.涂料组合物,包含:
(a)成膜树脂,
(b)自由基光引发剂,
(c)着色剂,和
(d)稀释剂,
其中该涂料组合物基本上不含任何易于自由基固化的材料。
20.权利要求19的涂料组合物,还包含添加剂,该添加剂包括含有机硅和/或有机氟的分子和/或聚合物。
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