CN1265081A - 不沉降的通用机器配料的珍珠颜料分散体 - Google Patents
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Abstract
一种可以用于配料机的零售和商务销售醇酸或溶剂稀释的和水基表面涂层的含水的不沉降的通用珍珠颜料的分散体,使用合成硅酸盐,钠锂镁硅酸盐作为悬浮剂。另外,还公开了制造此分散体的方法。分散体包括一种或多种载体、湿润剂、表面活性剂和其它任选的传统的添加剂。
Description
本发明涉及改进的珍珠或珠光颜料分散体，这是可以用机器配料的用于在储存中将水基和溶剂基的表面涂层着色的分散体。
为了使油漆制造者能向其零售商和商务主顾提供几乎无限的颜色选择，已经开发了配料机器，使得在销售点可以进行所谓的“储存中”有色或透明基料的着色。已经开发了先进的着色剂配料机，包括将每种着色剂倒进达12或更多的着色剂储槽，并将用于配料所需量的一种或多种着色剂的泵送和测量系统计量加入基料的不同大小的容器中。计算机控制的配料机已经达到精细的程度，使得只需要输入与所要求的最终颜色的编码，则机器从有关存储器中选出为配进基料油漆容器中所需的着色剂和体积。
一旦装满颜料分散体的补色，配料机不能长时间，即由过夜到更长的假期使用。而且，颜料分散体的特别的颜色或类型不能频繁使用。
在任何这种系统中主要关心的是可重复地和一致地精确得到混合油漆的相同的浓淡和/或色彩。因为着色剂分散体中的颜料易于沉降，着色剂储库或储罐中一般装有间歇式搅拌器，配料机理包括再循环回路，使颜料分散体定期由储库经回路泵送和返回储库。
然而，着色剂分散体的一部分可以保持在循环回路的阀和喷嘴孔之间的配料喷嘴中。此外，搅拌和再循环泵系统不能完全防止颜料的分离和积累，从着色体分散体中沉降出来。但是，即使由于颜料分散体的沉降和分离引起的着色剂组成的很小变化，也能造成定制的着色油漆的明显变化。配料机的设计者已经提出各种措施，使一旦装进机器，颜料分散体的沉降和干燥减至最小。
在美国专利5,493,840中，将含水的环形槽放在配料喷嘴的出口附近，目的是提供高含量水蒸气气氛，以抑制在喷嘴中着色剂分散体的干燥。这种设备使已经复杂的设备进一步复杂化。
为了减少喷嘴阻塞，加拿大专利文献2,118,484公开了附加在阀上的靶茎，此靶茎在密闭位置占据喷嘴的顶尖，并还可使颜料分散体经旁通循环。
因为在现有使用多时的配料机中没有这些机械特征，所以，解决沉降和喷嘴阻塞问题必须通过配制用于这些机器配料的颜料分散体。
通用的着色剂分散体，即适用于用含水或溶剂基的表面涂层的分散体，在该行业已知有几十年。含珍珠或珠光颜料的通用颜料分散体在该行业也是熟知的。珍珠颜料，即用于装饰效果的珠光颜料。原来的“珍珠香气”颜料来自鱼鳞和组织，这种天然资源来源有限导致在30年代研制碱性碳酸铅。现在不知道这种天然产品可否由市场购得。无机珍珠颜料可有各种形式，最普遍的制法是用二氧化钛、氧化铁或两者一起涂布的天然呈现的云母片晶或其他矿物粘土。这里使用的“珍珠”和“珠光”可以理解是同义词。
已经使用各种抗沉降剂或悬浮剂制造珠光颜料氧化物分散体，用于表面涂层，以减少颜料沉降的倾向。商业上可以接受的配方至少包括有三种这样的试剂。这些悬浮剂或抗沉降剂可能包括膨润土和其它有机-粘土矿物(水辉石)产品、镁铝硅酸盐和羟乙基纤维素。使用这些抗沉降剂的制剂用于预混合表面涂层的工厂内着色，在这种情况下，在使用前在运输和储存中的沉降无关紧要。这是由于含有颜料分散体的运输桶装有高效搅拌器，能够使分散体保持为相当均匀的混合物，任何其余的颜料可以从空桶刮下并加到基料的一批中。
混合好的珠光油漆颜料的数目一定要受到仓库和零售货架储存和展示费用的限制。珠光颜料分散体也可在艺术品供应商店得到，但是，仅能以小管量得到，并且相当昂贵。
已经开发了各种化合物用作悬浮剂和用于制备触变组合物。例如，由美国专利5,270,399知道，使用合成硅酸盐LAPONITERD，这是一种触变剂，用在制备成品的表面涂层组合物，使用可在水中可分散的基料涂层组合物中的彩色颜料分散体。
还已知道，在用金属和珠光颜料的汽车工业中使用包括以商标LAPONITE出售的合成硅酸盐组合物。但是，可以理解，汽车成品也以大批量地生产，这可以与工厂内制造表面涂层相比。
但是，在本发明前已经发现，珠光着色剂分散体沉降倾向比传统分散体大得多，并且未能生产不沉降的珍珠颜料分散体。因此，未曾得到过用在用于储存着色的配料机中的珠光分散体。
由通用的机器配料珠光颜料提供的优点和能力包括(1)消费者和商务主顾可以合理价格可以购得；(2)颜色和着色的范围大的多；(3)对居民和商业装饰或重新装饰者，可以得到与人为和幻想加工技术相连系的定制颜色，达到至今不可能得到的效果。
因此，本发明的一个目的是提供不沉降的通用的机器配料的珠光着色剂分散体。
本发明还有一个目的是提供不沉降的通用机器配料的珠光着色剂分散体的制造方法。
本发明的另一目的是提供可以用在用于含水和溶剂着色的油漆基料的常规着色所用的现有配料机的珠光或珍珠的颜料分散体。
本发明还有一个目的是提供只需一种触变剂就能实现不沉降的珍珠颜料组合物的分散体以及其制法。
本发明还有一个目的是提供一种通用的分散体，如最近政府环境法规所规定的不含挥发性有机成分(“VOC”)的分散体。
按照本发明的目的，提供一种改进的用于配料机的加到表面涂层的不沉降的通用珍珠颜料分散体，包括珍珠颜料成分和用于所说的颜料成分的含水液体载体，其中液体载体成分包括水合的钠锂镁硅酸盐的分散作为触变剂以悬浮颜料。因此本发明提供的珠光或珍珠颜料分散体可以消除混合许多悬浮剂的需要，而是只使用单一的添加剂用于此项功能。
而且，制备此种改进的珠光颜料分散体的方法既简单又高效，并确保得到相容和可以接受的产品。此方法也可以使施加在颜料上的剪切力减至最小，避免了机械损伤和反射率的损失。
本发明的方法包括(a)在用于配制液体载体的主要部分的水中形成水合的钠锂镁硅酸盐的混合物；(b)高速搅拌混合物10-20分钟以实现硅酸盐的完全水合；(c)加入包括液体成分其余成分，可以包括表面活性剂、展色料、至少一种湿润剂、生物杀伤剂和消泡剂；(d)加入珠光颜料成分；(e)将组合物的pH调节到8-9；以及(f)在低剪切力下继续混合这些成分直到生成均匀的分散体。
按照本发明的一个具体实施方案，通过生成合成硅酸盐的抗沉降剂的混合物(即水合的钠锂镁硅酸盐，这种合成硅酸盐能够生成稳定的水溶胶)、然后在所说的含水混合物中加入下列物质：C2或C3烯烃二醇或聚乙二醇，同水基和溶剂基或醇酸表面涂层相容的表面活性剂的混合物、粘度降低剂、生物杀伤剂、任选的消泡剂、根据需要将分散体的pH调节成约8-9而用的碱水溶液、具有粒径约1-180微米但优选为约10-60微米的珠光氧化物颜料、以及用于润湿珠光颜料的表面活性剂，制成通用的不沉降的机器配料的珠光颜料分散体。
本发明还涉及传统具有许多分散体罐的商业配料机，适用于乳胶和醇酸基表面涂层的储存中着色，其中所说的一个罐中含上述的改进的珠光颜料分散体。
具有使用价值的本发明的颜料在美国可以从几个来源购得。一种有效类型的颜料是由包涂以二氧化钛、氧化铁或这些氧化物的混合物的平面云母片晶组成。片晶的长度为约5-10微米；较大的粒子得到相当大的反射或珠光效果，和较小的不透明度，较小的粒子得到具有更大的不透明性的较多的缎纹光泽。
适宜的颜料由下列的公司出售：
BASF of 3000 Continental Drive Mt.Olive，NJ 07828，牌号为“Paliocrom”；
EM Industries，Inc.of 5 Skyline Drive，Hawthorne，NY 10532，商标为AFFLAIR
Mearle Corporation of 41 E.42nd Street，New York，NY 10017，商标为“Mearlin Luster Pigment”，以及
Semo Chemical Company，Ltd of Korea，其产品由Royale Pigments of12 Route 17N，Paramus，NJ 07652分销，商标为“Semo Pearl Pigments”.
其他形式的珠光颜料在本领域也是众所周知的。例如，EP-A-0 268 918和EP-A-0 342 533公开了具有水合氧化锆涂层的二氧化钛颜料，这在非水溶液表面涂层中显示出改进的耐气候性。美国专利5,472,491中公开了包涂二氧化硅的珠光颜料，其中基料颜料可以是用二氧化钛、氧化铁(II)/(III)、氧化铬、二氧化锆、二氧化锡或氧化锌的片晶形云母、高岭土或玻璃，这种珠光颜料在水性涂层系统特别有用。
据认为由天然资源如鱼鳞和组织得到的珍珠颜料也适用于本发明的实施。
用在本发明的颜料氧化物能产生金属效果包括银、金、青铜的效果的以及能产生土色的颜料。由这些颜料的加入创造的明显效果在不含二氧化钛颜料的表面涂层基料中能最好地达到。最大的效果是在透明基料的大量色调用途中达到的。
颜料应在使用低剪切力的混合机或搅拌器混合，以避免片晶破裂或使片晶破裂最少。一旦得到均匀分散体，混合应中断。
已经发现作为抗沉降剂是最有效的触变剂或悬浮添加剂是水合的钠锂镁硅酸盐。当按照本发明方法配制时，使用这种合成硅酸盐将保持珍珠颜料在通用分散体中，并可以在配料机使用此分散体以同适当的基料进行储存混合。正如以后所用的，“合成硅酸盐”应理解为水合钠锂镁硅酸盐。这种硅酸盐可以形成稳定的抗胶凝的水溶胶，或在低剪切力条件下保持为可流动的液体。这种合成的硅酸盐组合物由Southern ClayProducts公司(1212 Church Street，Gonzales，TX 78629)以商标LAPONITE出售。
已发现用于本发明是满意的LAPONITE硅酸盐的品级是LAPONITE-RD。含胶溶剂的这种合成硅酸盐的第二种形式是LAPONITE-RDS。这种合成硅酸盐组合物的一种形式的制备在美国专利3,654,176中讨论过。含胶溶剂的硅酸盐LAPONITE-RDS的粘度改进性质和储存能力在本发明实践中未能提供特殊的优点。
在随后的实施例中，将合成硅酸盐加到装有Cowles混合机的容器的自来水中，并搅拌约15分钟，以使合成硅酸盐进行完全的水合。此后，立即将配方中的其余成分加入，同时继续搅拌。加入的次序可包括附加的载体或展色料、一种或多种湿润剂如二甘醇单甲醚和羟乙基亚乙基脲(“HEEU”)、通常用在传统的分散体中类型的传统的表面活性剂(包括促进润湿和混合珍珠颜料或各种颜料的表面活性剂)、生物杀伤剂、防沫剂和颜料。因为某些表面活性剂如壬基酚以及其乙氧基化物会引起泡沫，所以它的加入可以推迟到颜料加入后。组合物的pH用稀的碱水溶液如50％的氢氧化钾溶液调节到约8-9。继续混合，以最短时间得到均匀组合物。
用于制备用于配料机的通用不沉降的珍珠颜料，适宜的配方可含下面指出的范围的成分，所有用量都以重量份表示：
水 1-50份
合成硅酸盐 0.1-2.0份
载体(二醇) 8-50份
湿润剂 3-15份
表面活性剂 1-15份
珍珠颜料 1-15份
碱(用于调节pH) 视需要
生物杀伤剂(任选) 0.05-0.2份
消泡剂 视需要
在为通过储存配料机加入醇酸和水基类型两者的建筑表面和表面涂层以提供珠光颜料分散体的本发明的具体实施方案中，不沉降的分散体包括下列范围的成分，所有用量是以重量份表示：
水 35-50份
合成硅酸盐 1.0-2.0份
载体(二醇) 8-15份
湿润剂 3-8份
表面活性剂 7-10份
珍珠颜料 10-33份
碱(用于调节pH) 视需要
生物杀伤剂(任选) 0.05-0.2份
消泡剂 视需要
按照现有的法规标准，乙二醇和丙二醇被认为是加入的VOC产品。聚乙二醇(“PEG”)和更高级聚二醇可以用来取代某些或所有的其他二醇，以降低或消除这些VOC成分，可以使用平均分子量约200-700的PEG。
用当分散体加入水性的和醇酸透明基料(在其中也加入其它着色剂分散体)时产生银和金的珠光效果的颜料，制成下面的通用珍珠颜料分散体。
成分 数量
A(银) B(金)
水 44.0 44.0
合成硅酸盐1 1.6 1.6
载体(丙二醇) 10.0 10.0
湿润剂2 5.0 5.0
表面活性剂
大豆卵磷脂 3.0 3.0
阳离子的3 2.0 2.0
壬基酚4 2.0 2.0
颜料表面活性剂5 2.0 2.0
生物杀伤剂6 0.1 0.1
防沫剂 0.2 0.2
珍珠颜料 30.07 30.88
1水合的钠锂镁硅酸盐(LaponiteRD)
2二甘醇单甲醚
3聚氧乙基化的烷基胺
4在具有2-3份保留水的颜料后加入
5磷酸钾盐共酯
6NUOCEPT95(Huls America)
7AFFLAIR 103(EM Industries)
8AFFLAIR 309(EM Industries)
将实施例A和B的珍珠颜料分散体从混合容器中排到压盖罐中并密封。在120°F和室温热老化三周后，打开容器，观察到某些脱水收缩。不沉降是明显的，在30秒钟的用手搅拌下，得到均匀的分散体。
此后，将实施例A和B的分散体倒进标准配料机的储罐中。
将可与实施例A和B相比的珠光颜料分散体加入到下面清漆或透明的基料中并同传统的通用的指出的着色剂充分混合得到表面涂层组合物。
水基的
1加仑容器(116流体盎司)的高光泽清漆
10盎司的珠光分散体-实施例A
2盎司的着色的颜料的分散体-thalo蓝COLORTREND888(HülsAmerica)
醇酸/溶剂基的
1加仑容器(116流体盎司)的高光泽清漆
10盎司的珠光分散体-实施例B
2盎司的着色的颜料的分散体-骨黑GPD824(Hüls America)
用刷子、辊子和通过喷涂将表面涂层组合物施于墙面，得到可以与用工厂混合的珠光油漆得到的相比的虹光或光泽效果。
含本发明的珠光颜料分散体的表面涂层可以施于预先涂漆的墙壁和其它表面以创立过去对专业涂漆工和内部装饰商更不用说家庭装饰者的自己动手未曾得到的人为的或幻想效果。可以用淡中间色调、重色或深色涂漆表面，优选是平坦精整的表面。使用透明或半透明色，如酞菁蓝、酞菁绿、红、黑，特别是骨黑、紫、品红、范载克棕和透明红和铁黄可以达到最好的效果和结果。无机颜料也可以使用，但是，常有掩盖或降低珠光效果的倾向。
含本发明的珍珠分散体的表面涂层组合物可以用海棉擦、碎布滚花涂装、人工压花、釉上硫花和镂花涂装等方法施于基料涂层上。完工的涂漆表面好象无缝壁纸。壁纸一般必须在要更换或重新装饰时除去，和壁纸不同的是，加入本发明的珠光颜料的人为的制成品可以简单地用无光泽的基料或底漆涂刷。
Claims (19)
1.一种用于表面涂层的改进的珠光通用颜料分散体组合物，此种通用颜料分散体组合物包括(a)珠光颜料成分和(b)为所说的颜料成分载体的含水液体成分，其特征在于该组合物包括在所说的液体载体成分水合钠锂镁硅酸盐中的分散体，所述水合钠锂镁硅酸盐是一种触变剂，用于悬浮珠光颜料。
2.权利要求1的组合物，它含有约10-33重量份成分(a)，且成分(b)包括：
(i)约1.0-2.0重量份的水合钠锂镁硅酸盐；
(ii)约1-50重量份的水；
(iii)约8-50重量份的二醇，选自乙二醇、二甘醇、聚乙二醇和
丙二醇，以及
(iv)约1-15重量份的一种或多种表面活性剂。
3.权利要求1的组合物，其中成分(a)包括涂有金属氧化物的云母。
4.权利要求1的组合物，其中含约25-30重量份的成分(a)和1.3-1.6重量份的水合钠锂镁硅酸盐。
5.权利要求1的组合物，其pH的范围约为8-9。
6.权利要求1的组合物，还包括一种或多种下面的添加剂：粘度降低添加剂、生物杀伤剂、消泡剂和pH控制剂。
7.一种制备通用的不沉降的珍珠颜料分散体的方法，此分散体用于储存中的配料机中，所说的方法包括下列各步：
(a)将约1.0-2.0重量份的水合钠锂镁硅酸盐溶解于约35-50重量份的水中生成溶液；
(b)在对(a)步生成的溶液搅拌下，加入下列物质：
(i)约8-12重量份的一种或多种二醇，选自乙二醇、二甘醇、聚乙二醇和丙二醇；
(ii)约7-10重量份的一种或多种表面活性剂，以及
(iii)约10-33重量份的珍珠颜料；
(c)将(b)步混合物的pH调节到8-9；以及
(d)将(c)步的混合物继续搅拌直到生成均匀相容的分散体。
8.权利要求7的方法，其中(b)步还包括加入约3-8份湿润剂步骤，这些湿润剂选自二甘醇单甲醚和羟乙基亚乙基脲。
9.权利要求7的方法，其中(b)步还包括加入约0.1-0.3重量份消泡剂的步骤。
10.权利要求9的方法，其中在(c)步后还包括加入约1.5-2.5份的壬基酚。
11.权利要求7的方法，其中珍珠颜料是包涂金属氧化物的云母。
12.一种表面涂布组合物，包括(a)选自醇酸树脂基料和水基基料的基料，(b)约1％-10％体积的权利要求1的珠光颜料分散体和(c)约0.2％-2％体积的着色剂分散体。
13.一种用于着色剂配料机的改进的不沉降的含水的珍珠通用颜料分散体组合物，此分散体组合物包括(a)占所说的组合物少量重量的至少一种珍珠颜料和(b)占所说的组合物少量重量的所说的足以生成触变剂的水合的钠锂镁硅酸盐。
14.权利要求13的分散体组合物，其中至少一种珍珠颜料包括包涂金属氧化物的云母。
15.权利要求14的分散体组合物，其中珍珠颜料包括用二氧化钛或氧化铁或这两者涂布的云母片晶。
16.一种用于配料机的通用的不沉降的珍珠颜料分散体，所说的分散体包括：
(a)约1-50重量份的珍珠颜料；
(b)约0.1-2.0重量份的用于悬浮珍珠颜料的作为触变剂的合成硅酸盐；
(c)约1-50重量份的水；
(d)约8-50份的二醇载体，选自乙二醇、二甘醇、聚乙二醇和丙二醇；以及
(e)约1-15重量份的一种或多种的表面活性剂。
17.权利要求16的珍珠颜料分散体，其中珍珠颜料包括包涂金属氧化物的云母。
18.权利要求17的珍珠颜料分散体，其中云母包涂二氧化钛或氧化铁或这两者。
19.权利要求16的珍珠颜料分散体，其中合成硅酸盐组合物是水合的钠锂镁硅酸盐。
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