專利名稱：顏料制劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無塵的均勻顏料制劑，其特征在于，它包含至少40％重量的一種或多種特效顏料。
在工業(yè)方法中，顏料通常不以干粉的形式使用，因為這種粉末會產生粉塵，從而增加了對工作場所安全的要求。此外，在將粉末加入塑料、底漆體系等時，通常發(fā)現顏料粉末發(fā)生聚集。在許多情況下，顏料如果不是不可能，也是難以均勻分布在相應基質中。
因此，使用無塵顏料制劑來替代顏料粉末。這些無塵顏料制劑有-包覆有聚合物的自由流動粉末、珠光顏料，如DE-C-2603211所述，-含水量低的著色自由流動粉末，如DE-A-4139993所述，或-含水量較高的著色粉末，后者通常由于其流體稠度而稱作膏體。
工業(yè)上可用膏體替代無水或潮濕粉末，只要它們能夠滿足以下一般條件-可流動的稠度-最小的膨脹性-最大的顏料含量。
應該選擇制劑/膏體的組分，以使制劑適合各自涂料體系的其它組分，而且一旦加入，本身要能夠均勻分布。
除了要與涂料體系的其它組分具有良好的相容性，顏料制劑還要求具有高穩(wěn)定性；也就是說，它們必須不傾向于相分離。這種要求在基于片狀顏料的顏料制劑的情況下特別重要，因為這種顏料由于其結構原因而往往在相分離時形成結塊，因此難以再攪拌。例如，通過形成珠光顏料粉末的含水膏體而得到的含水顏料制劑經常穩(wěn)定性不好。
在環(huán)境的觀點看來，長期用于化妝品等的含水顏料制劑在其它應用中也越來越重要，如可用于制造水成涂料。
具有珠光顏料和金屬顏料的制劑目前已開發(fā)用于涂料體系，尤其是含水體系，其中顏料含量大于30％重量，但它通常不能充分滿足所述各種要求，尤其是目前為止它們往往出現剪切增稠。
因此，本發(fā)明的目的是提供顏料制劑，尤其是膏體形式的顏料制劑，其中包含至少40％重量的特效顏料，它在用于含水涂料體系時具有非常好的效果，具有高穩(wěn)定性，同時其特征在于與涂料體系中其它組分的高度相容性。此外，本發(fā)明的顏料制劑還應適用于制造，例如顆粒態(tài)的無水制劑。
已經發(fā)現，該目的可通過提供本發(fā)明顏料制劑而實現。因此，本發(fā)明提供了一種無塵的均勻顏料制劑，其中包含-40-60％重量的一種或多種特效顏料，-0.1-5％重量的表面活性物質，-0.5-40％重量的有機聚合物，-1-40％重量的有機溶劑或溶劑混合物，-0-50％重量的水和，如果需要，-0-10％重量的pH值調節(jié)劑。
由于其含水量，本發(fā)明顏料制劑是一種非常適用于制造無水制劑，如顆粒、小片、團塊的可流動膏體。本發(fā)明還提供了由本發(fā)明顏料制劑制成的無水制劑。
所用的珠光顏料是基于片狀、透明或半透明基底的顏料，所述基底包括，例如片狀硅酸鹽，如云母、合成云母、滑石、絹云母、高嶺土，或包括玻璃或其它硅酸鹽材料，該顏料涂覆有一層或連續(xù)多層的有色或無色金屬氧化物，如TiO2、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、Cr2O3、ZnO、CuO、NiO和其它金屬氧化物，這些金屬氧化物可單獨或結合使用。這些顏料，例如得自以下德國專利和專利申請1467468、1959998、2009566、2214454、2215191、2244298、2313331、2522572、3137808、3137809、3151343、3151354、3151355、3211602、3235017和P3842330，也可例如以商標Iriodin購自Merck KGaA，Darmstadt，BRD。特別優(yōu)選的顏料制劑包括TiO2/云母、Fe2O3/云母、和/或TiO2/Fe2O3云母顏料。
合適的金屬顏料是熟練技術人員已知的所有片狀基底，其例子為鋁片或金屬氧化物-包覆鋁片，例如由Eckart-Werke，Furth市售。
本發(fā)明的顏料制劑可包含一種或多種特效顏料。在許多情況下，可使用至少兩種不同的珠光顏料以達到特殊的顏色效果和珠光效果。該顏料制劑也可以是珠光顏料與金屬顏料的混合物。在那種情況下，兩種顏料的比率優(yōu)選為10∶1，尤其是1∶1。優(yōu)選的顏料制劑包含一種或多種珠光顏料。
本發(fā)明的顏料制劑優(yōu)選包含40-60％重量，尤其是45-60％重量的特效顏料。顏料制劑特別優(yōu)選包含50％重量以上的特效顏料。
合適的表面活性物質尤其是包含憎水分子側鏈的那些物質，如烷基硅烷(還可包含其它的官能團)、不飽和或飽和脂肪酸、或含氟表面活性劑。特別優(yōu)選使用具有式(CnH2n+1)Si(OCmH2m+1)3的硅烷化合物作為表面活性物質，其中n為1-30且m為1-10。合適的硅烷化合物的例子為正己基癸基三乙氧基硅烷和正辛基癸基三乙氧基硅烷(分別為得自Degussa AG，Frankfurt，FRG的Si 116和Si 118)、以及相應的含氟烷基硅烷。
所用的其它表面活性物質為飽和和不飽和脂肪酸，如己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、和脂肪酸混合物。
合適的含氟表面活性劑由較長的全氟化或部分氟化烷基鏈和親水或親有機的首基，如聚氧化乙烯、羧基或磺基組成。它們在結構上是陽離子、非離子或陰離子性的。尤其可使用以商品名FLUORAD FC430和FC431(來自3M)和Borchigol FT448(來自Borchers，Dusseldorf，FRG)市售的含氟表面活性劑。
該顏料制劑優(yōu)選包含硅烷、表面活性劑或脂肪酸。表面活性試劑還可包括硅烷、脂肪酸和/或表面活性劑的混合物。但所有化合物在制劑中的比例都應該不超過5％重量，優(yōu)選2％重量。
該顏料制劑包含0.1-5％重量，優(yōu)選0.2-3％重量，尤其是0.5-2％重量的表面活性物質。
作為第三必要組分，本發(fā)明的顏料制劑包含0.5-40％重量，優(yōu)選1-15％重量，尤其是2-10％重量的有機聚合物或聚合物混合物。
合適的有機聚合物是通常加入油漆和涂料中的增稠劑、分散劑和/或粘合劑樹脂，例如，Karsten，Lackrohstofftabellen(第8版，1987)對此進行了列舉。合適的粘合劑是通常適用于印刷油墨的那些粘合劑或粘合劑混合物，前提是它們與所用的具體印刷油墨粘合劑體系相同或至少相容。因此，可使用基于纖維素、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、醇酸樹脂、聚酯、多酚樹脂、脲樹脂、蜜胺樹脂、多萜樹脂、聚乙烯基樹脂、聚氯乙烯樹脂和聚乙烯吡咯烷酮樹脂、聚苯乙烯、聚烯烴、基于茚-苯并呋喃樹脂、烴、酮、醛、和芳族甲醛樹脂、基于氨基甲酸樹脂、磺酰胺樹脂和環(huán)氧樹脂以及基于聚氨酯和/或天然油或所述物質衍生物的各種粘合劑。已經發(fā)現，如果使用纖維素或纖維素化合物作為粘合劑，本發(fā)明的珠光顏料制劑就具有特別好的再分散性。在制備印刷油墨時，纖維素或纖維素化合物可對珠光顏料顆粒進行強起始潤濕，因此生成一種能夠非常迅速分散在相容粘合劑溶液中的印刷油墨前體。在用纖維素化合物進行起始潤濕時尤其如此，因為這明顯有助于首先，將[空隙]粘結到珠光顏料顆粒上；第二，形成膏體；然后通過壓縮由膏體制成顆粒態(tài)制劑。
特別適用于本發(fā)明方法的纖維素和纖維素化合物包括硝酸纖維素、烷基纖維素、羥基纖維素、羥烷基纖維素和乙酸丁酸纖維素。其它的優(yōu)選有機聚合物為聚丙烯酸衍生物。
特別合適的增稠劑是在降低膨脹性的同時，不會對珠光制劑產生強增稠作用的那些增稠劑，如丙烯酸-甲基丙烯酸聚合物。
根據所要制備的涂料的技術要求，可以選擇粘合劑。因此，可使用常規(guī)的成膜粘合劑，如聚氨酯-丙烯酸酯樹脂、丙烯酸酯-蜜胺樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯樹脂或環(huán)氧樹脂、及其混合物作為粘合劑。硝酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、酮樹脂、醛樹脂和聚乙烯醇縮丁醛也是適合的。
本發(fā)明顏料制劑中的溶劑組分必須與相應的粘合劑完全相匹配。為了得到該制劑，可使用所有的有機溶劑，優(yōu)選可乳化或水可混溶的那些溶劑。合適的溶劑的例子為芳族溶劑，如甲苯、石油溶劑油、礦物油、烴類、酯類、植物油、一元脂族醇，如具有2-4個碳原子的那些醇，如乙醇、丁醇或異丙醇、或酮類，如丙酮或甲乙酮、或二醇醚類，如丙二醇單乙醚或丙二醇單乙醚[原文如此]、或二醇，如乙二醇和丙二醇或聚醚二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇、或多元醇，如具有2-6個碳原子的脂族[原文如此]三醇和四醇，如三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、1，2，4-丁三醇、1，2，6-己三醇和季戊四醇、以及所有的其它種類化合物溶劑、和/或上述溶劑的混合物。優(yōu)選使用Karsten，Lackrohstofftabellen(第8版，1987)中所列舉的那些溶劑。所用溶劑尤其是具有無限水混溶性的那些。
本發(fā)明的顏料制劑包含1-40％重量，優(yōu)選5-35％重量，尤其是10-30％重量的有機溶劑或溶劑混合物。
作為其它組分，該顏料制劑優(yōu)選包含0-50％重量，優(yōu)選5-40％重量，尤其是10-30％重量的水。
如果在制備顏料制劑時要加入pH值調節(jié)劑，那么可根據所加有機聚合物的性質需要加入中和劑，盡管與此無關，它還在許多情況下證明是有利的。特別合適的調節(jié)劑為常用于涂料領域的各種堿，如脲、脲衍生物、氨、氨基醇、堿金屬氫氧化物，如KOH或NaOH、和胺類，優(yōu)選低分子質量的揮發(fā)性有機胺。pH值還可通過加入無機酸，如H2SO4、HCl和HNO3；或有機羧酸，如乙酸而調節(jié)至所需水平。
堿或酸的加入量應使得制劑的pH值為約7.5-10，優(yōu)選7.5-9。
一般來說，本發(fā)明的顏料制劑包含0-10％重量，優(yōu)選1-7％重量，尤其是1.5-3％重量的pH值調節(jié)劑。
在制備時或之后，還可向本發(fā)明的顏料制劑中加入其它的常規(guī)添加劑，其例子為消泡劑、潤濕劑、抗沉降劑、流平劑、干燥劑和觸變劑。這些添加劑是常用于涂料工業(yè)的各種助劑，且其以0-10％重量的量存在于本發(fā)明顏料制劑中。
本發(fā)明的顏料制劑簡單地通過同時或相繼向特效顏料或特效顏料混合物中加入溶劑、表面活性物質和有機聚合物或聚合物混合物，然后在混合設備，尤其是自動化分散裝置中輕度均化該混合物而制備。
優(yōu)選的是，起始加入顏料并首先在攪拌下與包含表面活性物質的溶劑形成膏體；隨后，加入包含溶劑和有機聚合物的其它溶液。如果需要，可早在這時插入第一干燥步驟，其中干燥溫度可以是80-150℃。如果需要，可最后加入通常用于涂料的其它類型助劑。
本發(fā)明的所得顏料制劑是具有較高珠光顏料含量的易流動膏體形式。由于有機組分的重量份數低，本發(fā)明的顏料制劑與市售常規(guī)體系非常相容，無論是水基的還是溶劑基的，而且特別適用于各種親水和憎水介質。該制劑的其它特征在于其無塵、易分散性和再分散性、高儲存穩(wěn)定性和良好的加工性能，因此明顯優(yōu)于常規(guī)顏料制劑。
可流動顏料制劑非常適用于灌裝管和用于擠壓。為了得到無水制劑，本發(fā)明的顏料制劑可通過熟練技術人員已知的其它方法進行擠壓或壓縮形成顆粒狀，然后根據需要進行干燥。干燥工藝通常在20-150℃的溫度下進行0.5-4小時，而且可根據需要在減壓下進行。最后，根據需要將無水制劑進行粉碎。所得顆粒同樣是無塵的。因此，無水制劑的儲存和運輸受限較少，所以相當不成問題。該無水制劑的其它優(yōu)點在于，它們攜帶很少或沒有液體，因此更易于加入各種配方中。
無論是膏體還是無水制劑，本發(fā)明的制劑都可用于各種場合。優(yōu)選用于來自印刷、油漆和清漆領域的涂料體系中。特別優(yōu)選的是，該制劑可用于任何所需的基底材料，其例子為鐵、鋼、鋁、銅、青銅和黃銅之類的金屬、和金屬箔、以及玻璃、陶瓷和混凝土的金屬包層表面，并可用于木材，如家具、粘土、織物、紙、包裝材料，如塑料容器、膜或紙板、或可用于其它材料上進行裝飾和/或保護。此外，另一重要應用領域是水成涂料。
因此，本發(fā)明還提供了該顏料制劑在油漆、清漆、印刷油墨和塑料之類配方中的應用。
以下實施例用于說明本發(fā)明，而非限定。
實施例實施例1將490克Iriodin 103金紅石標準純銀(粒徑為10-50微米的TiO2云母顏料，來自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)懸浮在30毫升DI水中(用乙酸調節(jié)pH值至4)，然后在自動化分散裝置(Dispermat)上以2000rpm的轉速將該懸浮液均化2次，每次15分鐘。加入30克乙醇和10克Si118(來自Degussa，FRG)，然后5次將懸浮液以2000rpm的轉速均化，每次4分鐘。取出顏料，然后在140℃下干燥3.5小時。
將該產物通過50微米篩，然后均勻加入由96.7克Rohagit SD 15(聚丙烯酸酯，來自Rohm，Darmstadt，FRG)、203克DI水和300克乙醇組成的600克溶液中，并在攪拌下加入1.25克氨草膠(約25％重量)。得到容易從管中擠壓出來的易流動膏體。其顏料含量為44.5％重量。
實施例2將323克Iriodin 103金紅石標準純銀(粒徑為10-50微米的TiO2云母顏料，來自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)與20克DI水(用乙酸調節(jié)pH值至4)進行混合，然后在自動化分散裝置(Dispermat)上以2000rpm的轉速2次將該懸浮液均化，每次15分鐘。加入20克乙醇和7克Si 118(來自Degussa，FRG)，然后5次將懸浮液以2000rpm的轉速均化，每次4分鐘。取出顏料，然后在140℃下干燥3.5小時。將該產物通過50微米篩，然后均勻加入由5克Moviol CMBO 5500(聚乙二醇，來自Hoechst AG，FRG)、163克DI水和167克乙醇組成的330克溶液中。得到容易從管中擠壓出來的易流動膏體。其顏料含量為48.6％重量。
實施例3將666克Iriodin 123 hellglanzsatin(粒徑為5-20微米的TiO2云母顏料，來自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)與42克DI水(用乙酸調節(jié)pH值至4)進行混合，然后在自動化分散裝置(Dispermat)上以2000rpm的轉速2次將該懸浮液均化，每次15分鐘。加入42克乙醇和14克Si 118(來自Degussa，FRG)，然后5次將懸浮液以2000rpm的轉速均化，每次4分鐘。取出顏料，然后在140℃下干燥3.5小時。將該產物通過50微米篩，然后均勻加入由104克Rohagit SD 15(聚丙烯酸酯，來自Rohm，Darmstadt，FRG)、196克DI水和300克乙醇組成的600克溶液中，并在攪拌下加入1.8克氨草膠(c＝25％)。得到容易從管中擠壓出來的易流動膏體。其顏料含量為52％重量。
實施例4將594克Iriodin 103金紅石標準純銀(粒徑為10-50微米的TiO2云母顏料，來自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)與50克DI水和12克FC129(來自3M)進行混合，然后在自動化分散裝置(Dispermat)上以800rpm的轉速4次將該懸浮液均化，每次5分鐘。取出顏料，然后在80℃下干燥5小時。將該產物通過50微米篩，然后均勻加入由96.7克Rohagit SD 15(來自Rohm，Darmstadt，FRG)、203克DI水和300克乙醇組成的600克溶液中，并在攪拌下加入1.25克氨草膠(c＝25％)。得到容易從管中擠壓出來的易流動膏體。其顏料含量為49.5％重量。
權利要求
1.一種無塵的均勻顏料制劑，其特征在于包含-40-60％重量的一種或多種特效顏料，-0.1-5％重量的表面活性物質，-0.5-40％重量的有機聚合物，-1-40％重量的有機溶劑或溶劑混合物，-0-50％重量的水和，如果需要，-0-10％重量的pH值調節(jié)劑。
2.根據權利要求1的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，所述特效顏料為珠光顏料和/或金屬顏料。
3.根據權利要求1或2的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，所述珠光顏料為TiO2/云母、和/或Fe2O3云母顏料。
4.根據權利要求1或2的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，所述金屬特效顏包括鋁片或金屬氧化物包覆的鋁片。
5.根據權利要求1-4中任何一項的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，所述表面活性物質為烷基硅烷、飽和或不飽和脂肪酸、和/或含氟表面活性劑。
6.根據權利要求1-5中任何一項的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，所述有機聚合物為聚丙烯酸衍生物。
7.根據權利要求1-6中任何一項的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，使用氨或脲作為pH值調節(jié)劑。
8.根據權利要求1-7中任何一項的無塵均勻顏料制劑，其特征在于，它可包含作為附加組分的消泡劑、潤濕劑、抗沉降劑、流平劑、干燥劑和/或觸變劑。
9.根據權利要求1的顏料制劑用于制備無水制劑的應用，其特征在于，擠壓所述制劑，隨后如果需要進行干燥，最后進行造粒。
10.一種由根據權利要求1的無塵均勻顏料制劑制備的無水制劑，它通過擠壓所述顏料制劑，隨后如果需要進行干燥，最后造粒而制成。
11.根據權利要求1的顏料制劑在如油漆、清漆、印刷油墨和塑料之類配方中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無塵的均勻顏料制劑,其特征在于,它包含至少40%重量的一種或多種珠光顏料。
文檔編號C09C1/00GK1247555SQ98802510
公開日2000年3月15日 申請日期1998年2月14日 優(yōu)先權日1997年2月28日
發(fā)明者M·赫克勒, G·赫格特, B·侯賽尼 申請人:默克專利股份公司