JP2000178479A - 多色塗料のための水性多相分散液 - Google Patents
多色塗料のための水性多相分散液Info
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Abstract
液が、必須の工程として、 − 1種以上のエマルションペイントを提供すること; − ホウ酸イオンによって不溶化できる少なくとも1種
の線状コロイドおよび少なくとも1種の親水性無機クレ
ーを、該ペイントに添加して基礎ペイントを形成するこ
と; − 少なくとも1種の親水性無機クレーを含有する水性
媒体を提供すること; − 該水性媒体中に該基礎ペイントを添加すること; − 該水性媒体中にホウ酸イオンを添加すること; − 該媒体中に少なくとも1種の乳化結合剤を添加する
こと;を含む方法によって製造される。
Description
色ペイントに関する。
た;それらは、連続媒体中に分散する小球(globu
le)からなる。用語「多色」は、当該技術分野で使用
されるものであって、乾燥コーティングが、少なくとも
2色を表すような方式において、一般に、小球と連続媒
体が彩色されることからきている;例えば、小球が、す
べて同じ色をもち、そして連続媒体が、透明である場合
の単色ペイントは、また、本明細書に使用される単色ペ
イントの定義に含まれる。
以上の付加的な色の小斑点、縞または染みをもつ1種の
主要な色を示し、壁紙様の外観を創造することができ
る。壁紙よりも低コストで普通に適用されることに加え
て、多色ペイントは、壁紙を、例えば不規則なまたはラ
フな表面にするか、または外部に適用することが、不可
能であったり、実用的でない基材に適用することができ
る。
り、水−溶剤の不相容性は、種々の色を分離させてお
く。しかしながら、環境上の理由では、水性に基づく多
色ペイントが、長い間望まれてきた。
号(=米国特許第3950283号)は、多色ペイントの製造
方法を開示しているが、その多色ペイントでは、各々ポ
リビニルアルコールを含有する少なくとも2種の異なる
色の水性の膜形成ポリマーエマルションが、ポリビニル
アルコールを不溶化する物質の水溶液とともに組み入れ
られていて、その結果、外側の連続相としての不溶化す
る物質の水溶液中に、内側の分散相としての独立した異
なる色の膜形成ポリマーエマルション粒子を含んでなる
多色ペイント分散液が形成される。ポリビニルアルコー
ルを不溶化する物質として、pH7を超えるpHをもつ
ホウ酸塩溶液の使用が開示されている。チキソトロピー
剤、特に英国特許第1054111号および同第1155595号に開
示されているようなクレーが使用されてもよい。
は、水性の膜形成剤の独立した小球からなり、その中に
親水性コロイドを含有する、少なくとも1種の分散相か
らなる2種以上の相を含む水性多色コーティング組成物
であって、その分散相が、水性の分散媒体中に分散され
ている組成物を開示している。また、着色剤を含有する
水性の流動親水性コロイド膜形成剤および不溶化剤を含
有する水性の流動分散媒体を互いに添加することを含
む、該組成物の製造方法が開示されている。 ZOLA
に対する米国特許第4376654号は、水性媒体中、水性小
球の分散液の製造方法を開示しているが、その分散液で
は、水相が、コロイド性イオン反応物、好ましくは反対
の電荷をもつ高分子多価電解質の、別々の相における存
在によって、互いに不溶化されるか、非親和性にされる
ている。しかしながら、溶媒含量は、減少させられても
完全に除去するできない。
示す2つの一般的欠点の少なくとも1つをもっている: − 小球のサイズ分布が、不規則であって、多色コーテ
ィングの不規則なパターンを与える、そして/または − 小球は、機械的(適用の間、機械的に抵抗性である
こと)および化学的(色の間の分離を確実にすること)
の両方にしなくてはならない十分な抵抗性を欠く。
目的は、小球が規則的なサイズ分布をもつ、水性の多色
ペイントの製造方法を提供することである。
噴霧条件下の適用に対して機械的抵抗性をもつ、水性の
多色ペイントの製造方法を提供することである。
の分離が、小球間で確実に行われている、水性の多色ペ
イントの製造方法を提供することである。
含有しないペイントへのニーズが喚起された。水性のペ
イントは、溶剤を含有しないペイントよりも少ない溶剤
を含有するけれども、それらは、通常はなお、若干の溶
剤を含有している。したがって、溶剤を含有せずに製剤
化できる水性の多色ペイントに対する技術上のニーズが
存在する。
なる目的は、必須の工程として、 − エマルションペイントの各々が、異なる色をもつ1
種以上のエマルションペイントを提供すること; − ホウ酸イオンによって不溶化することができる少な
くとも1種の線状(linear)コロイドおよび少な
くとも1種の親水性無機クレーを、該ペイントの各々に
添加して基礎ペイントを形成すること; − 少なくとも1種の親水性無機クレーを含有する水性
媒体を提供すること; − 該水性媒体中に、該基礎ペイント、ホウ酸イオンお
よび少なくとも1種の乳化結合剤を、連続して添加する
こと; − 水性多相分散液を回収すること、を含む。
は、当該技術分野で周知であり、本明細書に記述する必
要はない。代表的な教科書的引用文献は、次のものであ
る: − Surface Coatings, vol. I, Oil and Colour Chemi
sts' Association, Chapman and Hall, 1983: 特に 16. Emulsion polymerization theory (pages 158-163) 17. Emulsion properties 1: effect of monomer compo
sition (164-170) 18. Emulsion properties 2: effect of water phase a
nd particles size (171-174) 19. Emulsion properties 3: film formation (175-18
3) 20. Emulsion polymers: manufacture and testing (18
4-193) − Organic Coatings: Science and Technology, vol.
I, chapter V, pages 64-82, Wicks Jones & Pappas,
Wiley, 1992; − Water-Borne Coatings, Doeren Freitag & Stoye,
Hanser, 1994. 代表的な特許は、米国特許第4968741号および同第51225
66号である。 広範囲のエマルションが使用できる。使
用されるエマルションはどれも、形成機構において障害
にはならないけれども、このことは、特に、小球構造を
妨げない連続相において使用されるさらなる乳化結合剤
にとっては重要である。
ロイドは、技術上は以前から知られていた(例えば、米
国特許第3458328号、参照)。それらは、ガラクトマン
ノグリカン、ポリオキシエチレンおよびポリビニルアル
コールの種々のコポリマーを包含する。ガラクトマンノ
グリカンが好適であり、そしてその中では、グアガム
が、もっとも好適である。
で周知であり、本明細書に記述する必要はない(例え
ば、Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
vol.A25, Ppages 54-57, VCH Verlaggesellschaft, 19
94; Encyclopedia of PolymerScience and Engineerin
g, vol. 7, pages 597-599 and vol. 13 page 120, wil
ey, 1987 and 1988、参照);それらは、天然のガラク
トマンノグリカンおよびそれらの誘導体を包含する。典
型的な例は、イナゴマメ(ローカストビーン)ガム(c
arob gum)、タラ(tara)ガムおよびグア
ガムである。
水性無機クレーは、隣接する結晶層間に水を吸収するこ
とによって膨潤する性質、およびコロイド状ゾルを形成
できる荷電断片に分割する性質を特徴とする。それらの
クレーは、モンモリロナイト、モンモリロノイドおよび
スメクタイトのような種々の一般名をつけられている;
この群は、鉱物モンモリロナイト、ベイデライト、サポ
ナイト、ステベンサイト、ノントロナイトおよびヘクト
ライトを包含する。
かっており、したがって好適である。もっとも好適なク
レーは、合成スメクタイトおよび特にヘクトライトであ
る。
する水性媒体は、コロイド状クレー分散液(または「溶
液」)の形態で提供される。その粘度は、好ましくは、
27s未満(DIN EN ISO 2431標準によ
りDIN cup3)、もっとも好ましくは、22s以
下でなくてはならない。
に、水溶性無機燐酸塩、特に、ピロリン酸四ナトリウム
の使用によって容易になる。好適なグレードは、ピロリ
ン酸四ナトリウム約5%(より好ましくは、10%未
満)を含有する。
典型的な乾燥重量分析:SiO259.5%、MgO
27.5%、Li2O 0.8%、Na2O 2.8%、
強熱減量8.2%をもつ含水ケイ酸ナトリウムリチウム
マグネシウムである;それは、その乾燥状態でP2O
54.1重量%を含有するグレードを使用するのが、よ
り好適である。
1054111号、同第1155595号および米国特許出願公開第404
9780号に記述されている。典型的な一般式は: {Si8[Mg6-x・Lix]・O20・[(OH)4-y・F
y]}x-・xMn+/n [式中、Mは、原子価nが1〜3のカチオンであり、x
は、0を超え6未満であり、そしてyは、1〜4未満で
ある]である。
れる;これは、当該技術分野で以前より既知であり、そ
れによると、これが、望ましい性質を欠いている小球を
生成するであろうという偏見とは反対である。
加することによって導入される;さもなくば、それら
は、例えば、ホウ酸と、水酸化ナトリウムのような強塩
基との反応によるか、または他の既知の方法によって製
造されてもよい。
該技術分野で周知である。理論に拘束されることを望ま
ないが、本発明の核は、小球形成の3つの特定の機構、
すなわち:(i)親水性クレーと、基礎ペイント中の線
状コロイドとの相互作用に基づく機構;(ii)連続相
中および各分散相中の親水性クレーの存在による機構;
そして(iii)線状コロイドとホウ酸イオン間の反応
に基づく機構、の間の相乗作用にあると信じられる。
が、上記組み合わせは、安定な彩色小球、すなわち、収
縮することもないし、また滲むこともない(滲みまたは
色の移行は、着色顔料が、1つの相、例えば小球から、
他の相、例えば連続相中に達する場合に起きる)彩色小
球を得ることが必須であると信じられる。明らかに、機
構(i)は、基礎ペイントにおける強い構造上の骨格に
寄与するであろうし、機構(ii)は、色を効果的に固
定し、それらを分離するであろうし、そして機構(ii
i)は、スプレーの間、小球を十分強く抵抗性にさせる
であろう。
缶の中の小球の形状、サイズおよび色が、本質的に、ス
プレー工程によって変化されないような安定性である。
かくして、本発明は、ここに、基材上に均一なスプレー
パターンを実現すること(特に、濡れたペイントから受
ける印象によれば、塗装者にとって明らかな得策)を可
能にさせた。
くとも1種の線状コロイド(好ましくは1種)および少
なくとも1種の親水性無機クレー(好ましくは1種)
が、1種以上の基礎ペイントを形成する(それらが小球
を形成するであろう)ために、1種以上のエマルション
ペイントの各々に添加されねばならない。添加は、通
常、溶解槽中で実施され、線状コロイドとして使用され
た場合のガラクトマンノグリカンは、溶解工程を促進す
るために、好ましくは「溶液」として添加される。該線
状コロイドおよび親水性無機クレーの量は、多色ペイン
トの所望の性質に応じて、広く変えることができる;好
適な実施態様によれば、各基礎ペイント中の該線状コロ
イドの全量は、基礎ペイントの0.5〜2wt%(好ま
しくは0.7〜1wt%)であり、そして各基礎ペイン
ト中該クレーの全量は、基礎ペイントの0.4〜1.5
wt%(好ましくは0.7〜1wt%)である。
技術分野で常法である顔料や染料を用いて着色される;
これらは、通常、ペーストまたはインキとして導入され
るが、場合によっては、さらに増量剤(filler)
および/または添加剤を含有することができる。したが
って、得られる種々の効果は、技術上周知である(例え
ば、米国特許第4376654号、第7欄、1−32行、参
照)。使用できる顔料の代表例は、無機顔料、例えば二
酸化チタン、レッド酸化鉄、イエロー酸化鉄、酸化鉄ブ
ラックおよび金属酸化物ブラウン、および有機顔料、例
えばフタロシアニンブルーおよびフタロシアニングリー
ンを包含する。
して全量0.5〜7wt%(好ましくは1.0〜5wt
%、もっとも好ましくは3.0〜4.0wt%)におい
て、少なくとも1種の親水性クレーを含有する水性媒体
中にそれ自体導入される;あるいはまた、基礎ペイント
は、該親水性クレーを少なくとも0.5wt%、好まし
くは少なくとも1wt%を含有する水性媒体中に導入さ
れ、その残りが、基礎ペイントの後で添加されてもよ
い。多色ペイント中の基礎ペイント量は、広く変えるこ
とができる(非常に少なくても40〜60wt%)けれ
ども、最良の仕様は、約50wt%において得られる。
できる。本発明の方法の好適な実施態様によれば、溶解
槽が、基礎ペイントを製造するために使用され、そして
/または混合機が、次の段階のために使用される。
次、少なくとも1種の親水性無機クレーを含有する水性
媒体に添加される。この実施態様は、次のようないくつ
かの方法で実施できる: − 水性媒体は、クレーの全量を含有し、そして各基礎
ペイントが、順次添加される;または好ましくは、 − 水性媒体は、クレー全量の一部分のみを含有し、そ
して各基礎ペイントが、順次添加されるが、クレーの追
加量は、いくつかの基礎ペイントか、1つ1つの基礎ペ
イントの後で添加される。
少なくとも1種の乳化結合剤の添加とともに継続する。
明である場合には、「見たとおりのものが得られる(w
hat you see is what you g
et)」という効果が期待できる。しかしながら、該
「見たとおりのものが得られる」効果が得られなくて
も、透明でない(例えば半透明の)乳化結合剤またはエ
マルションペイントでさえ使用することができる。
性無機クレーを含有する水性媒体と、(ii)該少なく
とも1種の乳化結合剤の、両方が透明であることが、本
質的に要求される。
ズが、十分に小さい、典型的には、0.025mm(直
径)x1nm(厚さ)のオーダーである場合には、コロ
イド状クレー分散液は透明である。
は、粒子サイズが、十分に小さい、典型的には、60n
m以下である場合には、半透明(または、より良好には
透明)である。
の連続相を用いることは、明るい色が得られるという付
加的利点をもつ。
ウ砂0.01〜0.6wt%(好ましくは0.02〜
0.3wt%、より好ましくは0.03〜0.2wt
%、もっとも好ましくは約0.1wt%)に対応する量
において添加される。
成分として導入されるすべての添加剤に加えて、場合に
よっては、さらに1種以上の添加剤が、少なくとも1種
の水性無機クレーを含有する該水性媒体中に、本発明の
方法の終了までのいかなる時点でも導入できる。使用で
きる代表的添加剤は、安定剤、缶保存剤、殺菌・殺かび
剤および殺バクテリア剤である。安定剤は、光の影響を
中和する化学薬剤である。缶保存剤は、スチール缶の内
側のさび形成を防ぐ化学薬剤である。殺菌・殺かび剤
は、水性多相分散液中、またはそれによって作成された
乾燥多色コーティングにおける菌・かび類の増殖を防ぐ
化学薬剤である。殺バクテリア剤は、水性多相分散液中
でバクテリアの増殖を防ぐ化学薬剤である。
ないので、溶剤を含有しない組成物(ASTM D−3
271−87標準法によって規定されるような)を製剤
化することが可能である。次には、溶剤不含の乳化結合
剤、添加剤組成物およびインキを使用することに留意し
なければならない。また、一方で有機溶剤中に溶液とし
て添加されたかもしれない高分子成分の完全溶解を確実
にすることに注意すべきである。
多色ペイントの技術において、通常のように適用するこ
とができる;ペイントの粘度およびチキソトロピーは、
適用方法に対して適合されねばならないことは、当該技
術分野で周知である。
ペイントを適用するために、好ましくはないけれども、
刷毛、パッドまたはローラーを使用することは可能であ
るが、それによって得られる影響は、適用する道具の方
向性せん断および/または幾何学的構造から生じる。
慣用のエアースプレー(Chapter III, pages 19-23, in
"Appication of paints and coatings", S.Levinson,
Federation of Societies for Coatings Technology, 1
988)である。本発明の方法によって得られるペイント
を噴霧する場合には、小球の凝集増加が、コーティング
における均一な空間関係においてそれらを出現させるこ
とになる。
ントに、少量の低分子量の陰イオン性多糖の塩を添加す
ることが、それらの安定性に好ましい効果をもつことが
見い出された。該塩の好適な姿は、単独でも、またはい
かなる組み合わせにおいても、(i)少なくとも0.0
1wt%(多色ペイントに関して)、好ましくは約0.
1wt%、もっとも好ましくは0.2wt%までの量、
(ii)ナトリウム塩、(iii)カルボキシメチル化
多糖、(iv)多糖としてセルロース、および(v)平
均分子量1,000〜20,000またはややそれ以上
(もっとも好ましくはMw約10,000)である。そ
の効果は、最終水性多色ペイントが、既に、高分子量の
陰イオン性多糖の塩を含有している場合でも得られる。
者にとっては明白である。例えば、各基礎ペイントが、
別々の該水性媒体の部分に添加される実施態様を使用す
ることが可能である;次いで、別々の混合液が、いずれ
も組み合わされ、次いで、本発明の方法が、ホウ酸イオ
ンと、さらに乳化結合剤の添加により継続するか、ある
いは、次に組み合わされるホウ酸イオンの添加のために
別々に保たれ、本発明の方法が、さらなる乳化結合剤の
添加により続くか、あるいは、次に組み合わされるホウ
酸イオンとさらなる乳化結合剤の添加のために別々に保
持することができる。
重量部(pbw)で与えられる。操作温度は、明らかに
異なるか、別に特定しない限り、20℃である。
ide)/殺菌・殺かび剤約0.3wt%が、全水溶液
に添加された。
分を、水の残りと混合し、そして内部温度が約80℃に
達するまで撹拌しながら加熱した。温度が上がるにつれ
て、混合液が還流を始め、重合を起こした。還流が沈下
した時、エマルションの残りを、さらに添加した。添加
が終了した後、混合液を約97℃に加熱して、重合を完
了させた。次いで、再開始する系を添加する前に約60
℃に冷却した。次いで、得られる乳化結合剤を室温まで
冷却し、そして濾過した。
分を、次の成分を添加する前に、各成分が完全に溶解す
るか分散するように注意して、示された順序で導入し
た: − 水酸化ナトリウム; − 添加剤; − 増量剤; − 二酸化チタン(必要であれば); − グアガム溶液(別の容器で製造された); − 乳化結合剤(上記のように製造された); − LaponiteTMRDS分散液(水中10wt
%、別の容器で製造された)。
ンキ、すなわち結合剤なしの顔料ペーストを添加するこ
とによって着色した。
れた;装置は、空気圧0.075MPa、ペイントコン
テナーでの圧力0.17MPaを用いる、2.5mmノ
ズルと3.0mmキャップをもつOptimaset
H.V.L.P.噴霧器であった。噴霧特性(特に噴霧
速度)が評価された。
part2標準法にしたがって耐水洗性と耐スクラブ
性(scrubability)に関して試験された。
て、肉眼的に試験された: − 色、特に白の部分の整合; − 彩色間の明確な分離; − 各彩色パッチの形成; − パターンの規則性。
ステンレススチール混合機中に導入した: 水 19.2 LaponiteTMRDS分散液 3 (水中0.3pbw) 灰色基礎ペイント 3.7 LaponiteTMRDS分散液 1 (水中0.1pbw) サーモン色基礎ペイント 6.6 LaponiteTMRDS分散液 6.8 (水中0.68pbw) 白色基礎ペイント 39.7 LaponiteTMRDS分散液 7.2 (水中0.72pbw) ホウ砂溶液 3 (水中ホウ砂0.03pbw) 乳化結合剤B 5 ナトリウムカルボキシメチルセルロース 3(水中NaCMC0.18pbw) (Mw 約10,000) 水 1 添加剤 0.8 得られるペイントは、密度1.09g/ml、粘度15
8.6dPa.s(Haake VT181粘度計にお
けるBrookfield spindle2,spe
ed 32)または8.3(spindle 2,sp
eed 1)をもっていた。
bwに対して水10pbwを添加することによって希釈
した。流速は、約1.1kg/minであり、そして被
覆範囲は、約27s/m2に対応する約3.2m2/Lで
あった。湿隠蔽力は良好であった。
グは、耐水洗性と耐スクラブ性についてのDIN537
78part2標準試験を通過した。乾燥隠蔽力は良好
であった。乾燥コーティングのモチーフは整然としてお
り、彩色パッチは、実質的に円形であり、そして彩色
は、元の色に一致し、良好に分離していた。
ある。
て、必須の工程として、 − エマルションペイントの各々が、異なる色をもつ1
種以上のエマルションペイントを提供すること; − ホウ酸イオンによって不溶化することができる少な
くとも1種の線状コロイドおよび少なくとも1種の親水
性無機クレーを、該ペイントの各々に添加して基礎ペイ
ントを形成すること; − 少なくとも1種の親水性無機クレーを含有する水性
媒体を提供すること; − 該水性媒体中に、該基礎ペイント、ホウ酸イオンお
よび少なくとも1種の乳化結合剤を、連続して添加する
こと; − 水性多相分散液を回収すること、を含む方法。
とができる線状コロイドが、ガラクトマンノグリカン、
好ましくはグアガムである、上記1に記載の方法。
好ましくは合成ヘクトライトである、上記1および2の
いずれかに記載の方法。
全量が、基礎ペイントの0.5〜2wt%である、上記
1〜3のいずれか1つに記載の方法。
が、基礎ペイントの0.4〜1.5wt%である、上記
1〜4のいずれか1つに記載の方法。
全量が、多色ペイントの0.6〜3wt%、好ましくは
1〜2wt%である、上記1〜5のいずれか1つに記載
の方法。
種の親水性クレーの少なくとも一部分を含有する水性媒
体の全量に対して、順次添加される、上記1〜6のいず
れか1つに記載の方法。
そして各基礎ペイントが、順次添加される、上記7に記
載の方法。
みを含有し、そして各基礎ペイントが、順次添加される
が、クレーの追加量は、いくつかの基礎ペイントか、1
つ1つの基礎ペイントが添加された後で添加される、上
記7に記載の方法。
の部分に添加される、上記1〜6のいずれか1つに記載
の方法。
して導入される、上記1〜10のいずれか1つに記載の
方法。
の0.1〜2wt%(ホウ砂として算出)である、上記
1〜11のいずれか1つに記載の方法。
塩を添加するというさらなる段階を含む、上記請求の範
囲のいずれか1つに記載の方法。
20,000をもつナトリウムカルボキシメチルセルロ
ースの0.01〜0.2wt%(全組成物に関して)を
添加することにおいてなる、上記13に記載の方法。
−87によって規定されるような溶剤を含有していない
組成物である、上記請求の範囲のいずれか1つに記載の
方法。
Claims (3)
- 【請求項1】 水性多相分散液の製造方法であって、必
須の工程として、 − エマルションペイントの各々が、異なる色をもつ1
種以上のエマルションペイントを提供すること; − ホウ酸イオンによって不溶化することができる少な
くとも1種の線状コロイドおよび少なくとも1種の親水
性無機クレーを、該ペイントの各々に添加して基礎ペイ
ントを形成すること; − 少なくとも1種の親水性無機クレーを含有する水性
媒体を提供すること; − 該水性媒体中に、該基礎ペイント、ホウ酸イオンお
よび少なくとも1種の乳化結合剤を、連続して添加する
こと; − 水性多相分散液を回収すること、を含む方法。 - 【請求項2】 少量の低分子量の陰イオン性多糖の塩を
添加するというさらなる段階を含む、請求項1記載の方
法。 - 【請求項3】 組成物が、ASTM D−3271−8
7によって規定されるような溶剤を含有していない組成
物である、請求項1および2記載の方法。
Priority Applications (15)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP97202505A EP0896988A1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Aqueous multiphase dispersions for multicolour coatings |
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