CN1248278A - 粉状着色涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

一种粉状着色涂料组合物,其包括具有平均粒子大小< 40微米,二种或更多种色调的球形颗粒,其中至少一种色调的颗粒是着色的而另一种色调的颗粒可以是无色的,混合物所用的粒子均具有跨度(span)(d90－d10/d50)为≤2.5的单模粒子大小分布。此外,粉状涂料组合物可以在< 200℃的温度下熔融以形成连续涂层,其中人类眼睛无法区别已固化的涂层里由于不同颜色粒子所产生的色差。球形颗粒的平均粒子大小(d50)优选为40微米到> 10微米。本发明涂料组合物可以用来制备具有厚度< 50微米的涂层。

Description

粉状着色涂料组合物
本发明是涉及着色粉状涂料组合物，其含有平均粒子大小＜40微米及跨度(span)(d90-d10/d50)为≤2.5的单模粒子大小分布的球形颗粒。本发明涂料组合物可以在＜200℃的温度下熔融以形成连续涂层而且特别适合作为粉状涂料。
粉状涂料大体上包括必要时可交联的成膜聚合物，添加剂，例如流动改良剂或脱除挥发性助剂，和在着色粉状涂料的情况里，包括一或多种颜料或染料和填充剂。
粉状涂料传统上是通过将上述组份在超过成膜聚合物的软化温度但低于交联温度的温度下于挤出机里彻底地混合，然后经由研磨方法使所得的挤出物成为40-70微米大小的颗粒。
与液态涂料体系比较下，粉状涂料的主要缺点是在于必须在制备挤出物期间，研磨之前通过计量加入产生颜色的组份来调节粉状涂料的颜色。通过掺合不同颜色粉末来改变成品粉末中的色度迄今仍是不可能的，因为迄今所用的研磨方法所产生的粉末粒子大小所致，人类的眼睛仍然能够区别成品涂料里用来掺合的各个颜色，而且此等涂料产生不均匀的视觉效果(D.A.Bate，“粉状涂料科学”第17页，SITA，英国1990ISBN 0 9477798005)。
相反，对于液态涂料而言，通常制备各种不同底色的涂料而且同时通过掺合这些底色来建立所需要的色度。该方法具有只需供应底色的优点。符号逻辑的错综复杂性因此远比传统粉状涂料体系低，其中每个色度必须明确地产生和其不可能例如通过变动所用原料的品质来校正颜色偏差。
为此，在过去，不乏尝试克服粉状涂料的这些缺点的作法。举例来说，EP-B-0459048叙述一种通过掺合由大规模研磨方法所得的大小＜20微米的超细粒子来制备着色粉状涂料。就在此所述的涂料组合物而言，基本上对所有的粒子而言必需具有＜20微米，特别＜15微米的粒子大小。所提示的涂料组合物的缺点是，特别在于，尺寸小于15微米的粒子不能再以静电喷覆方法处理。该事实基本上是由于研磨方法获得的粒子的结构不规则所致。上述的着色粒子因此必须在其作为粉状涂料应用前在另一程序步骤使其聚集，形成直径大约30微米或更大的粒子。该额外的方程序步骤必需相当的费用。尤其，根据该方法，通过将二种或二种以上着色粉末简单地混合而不用后处理地建立粉状涂料的颜色是不可能的。
为表征粉末的平均粒子直径和粒子大小分布宽度，不但使用50％粒子精确地比d50值小或大的参数d50，而且也使用其他二个参数。d10表示10％粒子的粒子大小比该值更小。对应地，d90是指90％粒子的粒子大小比d90值细。为了表征粒子大小分布的宽度，一般是形成一个商数，该商数称为跨度而且根据下列公式计算：跨度＝d90-d10/d50。关系式是：跨度愈小，粒子大小分布便愈窄。相同粒子所形成的粉末将使跨度为0。对于现有技术的经研磨的粉末(平均粒子大小d50为50微米)而言，典型地获得3-4跨度值。
已发现，涂料组合物包括具有平均大小＜40微米和狭窄粒子大小分布的着色非多孔性球形颗形粉末涂料颗粒，可以利用简单的方式使用静电喷覆技术以形成均匀着色的涂层。
本发明因此提供粉状涂料组合物，其包括具有平均粒子大小＜40微米，二种或更多种色彩的球形颗形颗粒，其中至少一种色彩的粒子是可以着色的，另一种是无色的，混合物所用的粒子每个具有跨度(d90-d10/d50)为≤2.5的单模粒子大小分布，而且可将粉状涂料组合物在＜200℃温度下熔融以形成连续涂层，其中人类眼睛无法区别已固化的涂层里由于不同颜色粒子所产生的色差。
本发明另外地提供一种制备具有所要颜色的粉状涂料组合物的方法，其是通过提供至少一种底色的涂料组合物及另外地提供至少一种不同颜色或无色的涂料组合物并将这些涂料组合物混合。在该体系里，所用的每个涂料组合物包括具有平均粒子大小＜40微米的球形颗粒。当所得经混合的涂料组合物在＜200℃的温度下涂覆在基材上时，形成所要颜色的连续涂层，其中人类眼睛无法区别已固化涂层里由于不同颜色粒子所产生的色差。
本发明的着色粉状涂料组合物的所需颜色是通过将至少二种不同颜色之粉状涂料组合物掺合而调整，其中一种涂料组合物可以在必要时呈无色。然而，在许多情况里，需要三种或三种以上不同色彩的涂料组合物以得到特殊的色度。通过使用无色涂料组合物，或具有填充剂的涂料组合物当作掺合组份，可以按此方式得到混合物的颜色强度；也就是，产生相当明亮的色度。
适合作为本发明混合方法所用起始组份的粉状涂料组合物可以利用例如分散方法制得。适当地选择反应条件，可以获得具有狭窄粒子分布的粉末。
制备本发明涂料组合物所需具有平均粒子大小＜40微米和跨度＜2.5的球形颗粒透明或着色粉末的方法是描述于德国专利申请案第19705961.9和19705962.7号，该案具有相等的优先权而且在此并入本案以供参考。
因此，例如，本发明所用的包括均匀着色的球形颗粒而且必要时可交联的涂料组合物可以利用下列步骤制备：
a.在与起始材料的软化温度至少一般高的温度，在至少一种聚合的，优选在有机分散稳定剂的存在下，将聚酯粘合剂所用的起始材料分散于惰性高沸点热转移介质里；
b.然后将反应混合物加热到120-280℃的范围，同时除去缩合反应的副产物，直到聚酯具有所需要的分子量；
c.接着，在140-220℃的范围内，将染料，颜料和/或填充剂和任何其它的添加剂加入；
d.就具有可交联官能性的聚酯而言，其后将反应混合物冷却到60-140℃的范围并添加至少一种多官能性交联剂或环氧树脂；和
e.接着将温度降至低于聚酯的软化温度以下，并将所得均匀着色的聚酯球形颗粒分离。
优选使用粘度为小于1000mPas(200℃测得)，特别＜500mPas的寡聚酯当做上述涂料组合物的起始材料。
将不同颜色的粉状涂料组合物经由极简单的机械混合装置，例如滚筒或摇机，或通过如静电喷覆技术所用的粉末在流化床里联合流化的方式混合。
决定本发明涂料组合物品质的因素是，特别是欲混合的粒子的球形及其粒子大小分布。
本发明涂料组合物包括具有平均粒子大小＜40微米，优选＜30微米的球形颗粒。球形颗粒的平均粒子大小(d50)应为40至＞10，特别是35到20微米。如果平均粒子大小的上限超过40微米，则不再可能制得厚度＜50微米薄的涂层。而且，就平均粒子大小大大超过40微米的粉末而言，涂料颜色的差异可明显为人类眼睛观察到。
甚至是具有平均大小小于20微米的球形颗粒的极细粉末也可以没有问题地通过一般用于粉状涂料的静电喷覆技术处理，并且产生具有均匀表面的特别薄的涂层。
存在于本发明着色粉状涂料组合物中的球形颗粒具有跨度(d90-d10/d50)为≤2.5，特别≤2.0，优选≤1.5的单模粒子大小分布。
本发明涂料组合物的特别狭窄粒子大小分布可避免粗糙的部份导致涂层不均匀。结果，只是将存在于涂料组合物里的粉末简单地物理性混合，就得到使人类眼睛看到均匀着色的粉末。
存在于涂料组合物里的着色颗粒优选包括下列化学式(1)和(2)的单元：
-CO-X-CO         -O-D-O-
   (1)            (2)其中
X是经取代或未经取代的C6到C14芳基或亚烷基，多亚甲基，环烷或二亚甲基环烷基或直链或支链，饱和或不饱和烷二基，和
D是亚烷基，多亚甲基，环烷基或二亚甲基环烷基或直链或支链，饱和或不饱和烷二基。
优选使用聚酯，必要时为可交联聚酯，作为上述涂料组合物的粘合剂，然而，其他已知的粘合剂，例如基于聚氨酯、环氧化物或聚丙烯酸酯的粘合剂，也可以用于此混合方法。
通过混合不同颜色粉末所得的涂料组合物不需要后处理并且可以直接以已知的方法处理以形成涂层。因为其粒子大小分布均匀，所以本发明粉末特别适用于以静电喷雾技术所进行的处理。
举例来说，在涂到适当的表面之后，本发明的涂料组合物可以在低于200℃的温度，特别在120到200℃的温度，优选在160至200℃的温度下熔融，以得到连续的涂层，如果将包括可交联粘合剂体系的涂料组合物用于掺合，该组合物也可以在这些温度下固化。
因为其粒子大小分布狭窄，所以本发明的着色涂料组合物可优异地按粉末涂料技术的已知方法处理，而且得到具有非常良好表面的均匀着色的涂层。在与已知粉末的比较下，本发明粉状涂料组合物在粉末涂层的形成过程中不会导致聚合物粒子与颜料粒子的分离，也不地导致所用的不同颜色涂料组合物彼此分离。此外，在将其喷覆成粉末涂料前，存在于涂料组合物里的球形颗粒不能聚集。结果，如此制得的涂层具有极均相的均匀颜色及极佳遮蔽力的特征。在所形成的连续涂层里，人类眼睛无法区别已固化之涂层里由于不同颜色粒子所产生的色差。
在与其他的已知涂料组合物比较下，现有技术已知的涂料组合物通常得到50到70微米的涂层厚度，而本发明可以经由在此所述的粉末，产生厚度＜50微米，优选为5到40微米，特别为10到35微米的均匀着色的涂层。
下列实施例是举例说明本发明：
实施例：
实施例1：可交联涂料的制备
通过德国专利申请案第19705962.7号的实施例3所述的方法，制备下列着色粉末：
粉末1：对应于实施例2第2组，以5％颜料PV坚牢红着色，平均大小为28微米。
粉末2：对应于实施例2第4组，以5％颜料PV坚牢蓝着色，平均大小为29微米。
粉末3：类似于19705962.7里实施例2的一般程序，无色粉末是通过在200℃添加150克硫酸钡和3.5克Antaron(ISP Global)的分散体而得。所得的白色粉末具有25微米的平均粒子大小。
粉末4：透明粉状涂料，是根据德国专利申请19705961.9的实施例2b所述制备，其平均粒子大小为19微米。进行混合实验：
依表1所述的比例将粉末称重，放入塑胶容器内并用手摇动彻底地混合。所得的粉末混合物已显示出所需要的混合物颜色。然后以磨擦粉末喷枪将粉末混合物涂至大约0.9毫米的铝板。在180℃将涂层固化20分钟，产生具有优良表面的均匀的涂层。涂层整个面积的颜色均匀。所得的薄膜厚度是列于表1。
表1
 组别 组份1 组份2 组份3     薄膜厚度(微米) 颜色
 1 粉末190克 粉末310克 -     30 深蓝色
 2 粉末150克 粉末350克 -     28 淡蓝色
 3 粉末110克 粉末390克 -     35 非常淡的蓝色
 4 粉末120克 粉末280克 -     34 红紫色
 5 粉末150克 粉末250克 -     26 亮紫色
 6 粉末180克 粉末220克 -     32 暗紫色
 7 粉末130克 粉末230克 粉末340克     25 淡紫色
 8 粉末150克 粉末450克 -     23 淡蓝色，但是遮蔽力小于第1组
实施例2：热塑性涂料的制备
通过德国专利申请案第19705962.7号的实施例3所述的方法，制备下列粉末：
粉末5：对应于第4组，以颜料PV坚牢黄着色，平均粒子大小为32微米。
粉末6：对应于第5组，以颜料PV坚牢蓝着色，平均粒子大小为34微米。
粉末7：对应于第1组，以颜料Hostaperm(Hoechst)紫RI着色，平均粒子大小为19微米。
粉末8：根据德国专利申请案19705961.9的实施例4b制备平均粒子大小为16.6微米的无色涂料。进行混合实验：
依表2所述的比例将粉末称重，放入塑胶容器内并用手摇动彻底地混合。所得的粉末混合物已显示出所需要的混合物颜色。然后以磨擦粉末喷枪将粉末混合物涂至大约0.9毫米的铝板。在190℃将涂层熔10分钟，产生具有优良表面的均匀的涂层。涂层整个面积的颜色均匀。所得的薄膜厚度是列于表2。
表2
组别 组份1 组份2 组份3 薄膜厚度(微米) 颜色
1 粉末510克 粉末690克 - 28 深绿色
2 粉末550克 粉末650克 - 30 中等绿
3 粉末520克 粉末680克 - 27 淡绿色
4 粉末525克 粉末625克 粉末850克 25 中等绿色，遮盖力小于第2组
5 粉末890克 粉末710克 - 20 浅紫色的透明涂层

Claims (7)

1.一种粉状着色涂料组合物，其包括具有平均粒子大小＜40微米，二种或更多种色调的球形颗粒，其至少一种色调的颗粒是着色的而另一种色调的颗粒可以是无色的，其中混合物所用的粒子均具有跨度(d90-d10/d50)为≤2.5的单模粒子大小分布，而且可将粉状涂料组合物在＜200℃的温度下熔融以形成连续的涂层，其中人类眼睛无法区别已固化涂层里由于不同颜色粒子所产生的色差。
2.如权利要求1的涂料组合物，其中球形颗粒的粒子大小分布(d50)为40微米到＞10微米。
3.如权利要求1或2的涂料组合物，其中可以用来制造具有厚度＜50微米的涂层。
4.如权利要求1-3中至少一项的涂料组合物，其中组合物包括必要时可以交联的聚酯作为粘合剂。
5.如权利要求1-4中至少一项的涂料组合物，其中着色的粒子包括化学式(1)和(2)的单元
-CO-X-CO           -O-D-O-
  (1)                (2)其中
X是经取代或未经取代的C6到C14芳基或亚烷基，多亚甲基，环烷基或二亚甲基环烷基或直链或支链，饱和或不饱和烷二基，和
D是亚烷基，多亚甲基，环烷基或二亚甲基环烷基或直链或支链，饱和或不饱和烷二基。
6.如权利要求1-5中至少一项的涂料组合物的用途，其用于粉末涂层。
7.一种制备具有所要颜色的着色粉状涂料组合物的方法，其是通过提供至少一种底色的涂料组合物及另外地提供至少一种不同颜色或无色的涂料组合物并将这些涂料组合物混合，其中所用的每个涂料组合物包括具有平均粒子大小＜40微米的球形颗粒，及其中当所得经混合的涂料组合物在＜200℃的温度下涂敷在基材上时，形成所要颜色的连续涂层，其中人类眼睛无法区别由于不同粒子所产生的色差。
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