专利名称：：着色剂组合物和相关的涂布基底的制作方法
技术领域：
：本发明涉及适合于应用到多孔基底上的着色剂(stain)组合物，例如擦着色剂(wipingstain)，含用这种着色剂组合物至少部分涂布的表面的多孔基底，和含由这种着色剂组合物沉积的涂层的多组分复合涂层。
背景技术：
：着色剂常常施加到多孔基底，例如木材上，例如提供色彩，同时允许通透地显示出一些基底的自然颜色和紋理。历史上，存在两类基本的木材着色剂水基和油基着色剂。从环境的角度考虑，水基着色剂是有利的，这是因为这种组合物含有很少或者不含释放到大气内的挥发性有机物质。然而，这种着色剂具有一些缺点。水基着色剂在引起木材紋理浮起(raising)方面是出了名的。换句话说，在着色剂组合物内的水使木材纤维隆起(lift),从而糙化木材表面，这常常需要额外的打磨操作以产生光滑的表面。此外，由于它们快速干燥，因此水基着色剂可能难以用作擦着色剂同时仍然获得颜色一致性。还使用油基着色剂，且在许多情况下能作用良好。它们典型地没有着色剂浮起且没有快速干燥，即它们具有长的表干时间(openUme)。然而，这种着色剂历史上要求使用显著量的挥发性有机物质，大于或等于250克挥发性有机物质/升着色剂组合物，以便降低组合物的粘度和/或使着色剂可干。但如上所述，使用显著量的挥发性有机物质从环境角度考虑是不利的。结果，希望提供着色剂组合物，例如擦着色剂，它是可干燥的、没有使紋理浮起，具有长的表干时间，且含有很少或者不含挥发性有机物质。
发明内容在一些方面中，本发明涉及可干的着色剂组合物，它包括含醇酸树脂和干性油和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中着色剂组合物(a)包括小于100克挥发性有机物质/升着色剂组合物；和(b)基本上不含水。在其他方面中，本发明涉及可干的擦着色剂组合物，它包括含醇酸树脂和干性油和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中该着色剂组合物(a)包括小于250克挥发性有机物质/升着色剂组合物；和(b)基本上不含水。本发明还涉及至少部分用这种着色剂组合物涂布的多孔基底，用这一着色剂组合物使至少一部分多孔基底着色的方法，和用多层复合涂布体系至少部分涂布的多孔基底，其中由这种着色剂组合物沉积至少一层涂层。具体实施例方式对于以下详细说明的目的来说，要理解，本发明可认可各种替代的变化和步骤序列，除非特意相反地说明。而且，除了在任何操作例中以外或除非另有说明，表示如说明书和权利要求中所使用的各成分的用量的所有数值要理解为在所有情况下用术语"约"修饰。因此，除非相反地指示，在下述说明书和所附权利要求中列出的数值参数可根据本发明将要获得的所需性能而变化。最起码，且不是尝试限制应用等价原则到权利要求的范围上，每一数值参数应当至少鉴于所报道的有效数字的数值和通过釆用常见的近似技术来解释。尽管列出本发明宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中列出的数值以尽可能精确的形式报道。然而，任何数值固有地包含一些误差，这些误差必然来自于在它们各自的试验测量中发现的标准偏差。此外，应当理解，此处引证的任何数值范围拟包括此处提出的所有子范围。例如，范围"1-10"拟包括在所引证的最小值1和所引证的最大值IO之间(并包括)的所有子范围，也就是说，最小值等于或大于1和最大值等于或小于10。在本申请中，使用单数包括复数，和复数包括单数，除非另有说明。例如，且没有限制地，本申请是指含"一种油"的着色剂组合物。这里提到的"一种油"是指包括含一种油的組合物以及含多于一种以上的油的组合物，例如含两种或更多种油的组合物。另外，在本申请中，使用"或"是指"和/或"，除非另有说明，尽管在一些情况下明确地使用了"和/或"。在一些实施方案中，本发明涉及适合于例如在多孔基底如木材上施加的着色剂组合物。此处所使用的术语"多孔基底"是指含有液体组合物经其可渗透基底表面的孔隙或者间隙的基底。此处所使用的术语"着色剂"是指半透明的组合物，一旦施加到多孔基底上时，将覆盖基底表面，而不是在表面上流动和流平，渗透到基底的孔隙或间隙内。着色剂也可使基底着色，同时允许通透地显示出基底的一些天然的颜色和紋理。对于本申请的目的来说，"着色剂"区别于例如油漆等其他涂层在于它们一旦施加到多孔基底上时，在基底表面上流动和流平，形成连续的涂膜，且没有显著渗透基底表面。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物包括擦着色剂组合物。此处所使用的术语"擦着色剂"是指适合于施加到多孔基底上的组合物，其中在允许渗透基底表面之后，通过用布料或其他装置擦拭，确实地除去过量的材料。对于本发明的目的来说，"擦着色剂"应当区别于"非擦"着色剂或者"渗透"着色剂，其中当施加到多孔基底上时，组合物渗透基底表面，其程度使得不存在待除去的显著量的过量材料残留在表面上。应当显而易见的是，希望擦着色剂完全不含，或者在许多情况下，完全不含有毒物质，例如(甲基)丙烯酸酯。结果，本发明的一些实施方案基本上不含，或在一些情况下完全不含这种物质。此处所使用的术语"(甲基)丙烯酸酯"是指包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者。此处所使用的术语"基本上不含"是指所讨论的物质如果存在的话，则以偶然的杂质形式存在于组合物内。换句话说，该物质不影响组合物的性能。此处所使用的术语"基本上不含"是指所讨论的物质根本不存在于组合物内。本发明的着色剂组合物包括粘合剂。此处所使用的术语"粘合剂"是指在成膜组合物内的物质。此处所使用的"成膜是指一旦在环境或升高温度下干燥和/或固化，则形成膜的物质。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物包括含醇酸树脂的粘合剂。此处所使用的术语"醇酸树脂"是指一种聚酯树脂，它是多元酸或酸酐和与油的脂肪酸中的酸化学结合的多元醇的反应产物。在制造过程中，油脂肪酸通过酯化偶联到树脂分子内并成为聚合物的整体的一部分。此处所使用的术语"油脂肪酸"包括干性油、半干性油和非干性油，其中包括其混合物。在一些实施方案中，存在于本发明的着色剂组合物内的醇酸树脂能经历氧化固化。正如本领域的技术人员所理解的，当使用一种或更多种干性油，一种或更多种半千性油或干性和半干性油的混合物时，醇酸树脂能经历氧化固化。类似地，当使用至少一种干性油和/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/或半干性油时，该醇酸树脂也能经历氧化固化。"主要千性"和/或"半干性"是指在制备醇酸树脂中所使用的至少约45%的油是干性和/或半干性油。干性和半干性油二者均含有能经历氧化交联的碳碳双键，而非干性油或者不含这种化学键或者不含进行固化的足量的这种化学键。适合于制备在本发明的组合物内包括的醇酸树脂的干性和半干性油的非限制性实例是蓖麻油、脱水蓖麻油、棉籽油、鱼油、亚麻子油、绯油、奥气油、棕榈仁油、紫苏子油、红花油、沙丁鱼油、大豆油、向日葵油、妥尔油、桐油、胡桃油、烃/矿物油，例如烷属烃油、白油和加工油、精油，例如熏衣草油、玫瑰油和松油、珪油及其混合物、合适的非干性油的实例没有限制地包括戊酸、庚酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、月桂酸、椰油脂肪酸、硬脂酸和含18个碳原子的支化脂肪酸。干性/半干性油主要常常更加适合于在制备本发明的着色剂组合物内存在的醇酸树脂中使用。在形成本发明的着色剂组合物内存在的醇酸树脂中可使用的合适的多元醇没有限制地包括，甘油、新壬二醇、环己二甲醇、乙二醇、丙二醇、季戊四醇、新戊二醇、二甘醇、二丙二醇、三亚甲基二醇、三羟甲基丙烷、二季戊四醇、三季戊四醇及其混合物。在形成这种醇酸树脂中可使用的合适的多元酸/酸酐没有限制地包括多羧酸及其酸酐。合适的多羧酸的非限定性实例包括邻苯二曱酸、间苯二甲酸、对苯二曱酸、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、棕榈酸、癸二酸、辛二酸、琥珀酸、2，2-二甲基琥珀酸、2-曱基琥珀酸、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、偏苯三酸及其混合物；这些多元酸的酸酐也是合适的。不应当使用用量将引起醇酸树脂在制备过程中胶凝的大于三个酸部分的多元酸或高级多官能团醇。在一些实施方案中，在本发明的着色剂组合物内的醇酸树脂是在1%的固体下可倾倒的树脂。此处所使用的"可倾倒"是指当翻倒容器时，材料的粘度使得该材料能流出它在其内储存的容器。这种醇酸树脂可商购。合适的但非限定性的实例是商购于ResolutionSpecialtyMaterials公司的DuramacHS55-5543。在一些实施方案中，在本发明的着色剂组合物内存在用量为10-60重量％，或在一些实施方案中，20-50重量％，在再一实施方案中，30-40重量％的醇酸树脂，其中重量％以组合物的总重量为基础。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物包括含前面所述的醇酸树脂和干性和/或半干性油的混合物的粘合剂。在这些实施方案中，干性和/或半干性油是组合物中的单独的组分，且另外是制备前面所述的醇酸树脂所使用的油。适合于在制备醇酸树脂中使用的前面所述的任何干性和半干性油也适合于在本发明的组合物中使用，作为与制备醇酸树脂所使用的油混合的油，但还可使用额外的油，只要所得着色剂组合物如前所述均渗透基底表面的孔隙且可干即可。在一些实施方案中，这种干性和/或半干性油以40-90重量％,或在一些实施方案中50-80重量％，或在其它实施方案中，60-70重量％的用量存在于本发明的着色剂组合物内，其中重量％以组合物的总重量为基础。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物也可包括含与制备醇酸树脂所使用的任何非干性油混合的非干性油的粘合剂，但还可使用额外的制备醇酸树脂所使用的任何非干性油。前面所述的适合于在制备醇酸树脂中使用的任何非干性油也适合于在本发明的组合物中使用作为与醇酸树脂混合的油。当使用时，这种非干性油以最多20重量％，或在一些实施方案中，以最多1o重量。/。的用量存在于本发明的着色剂组合物中，其中重量％以组合物的总重量为基础。然而，在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物基本上不含，或在一些情况下完全不含任何非干性油。因此，本发明的一些实施方案包括不大于5重量％的非干性油，或在一些情况下，不大于l重量％的非干性油，或在其它情况下，不大于0.1重量％的非干性油，其中重量y。以组合物的总重量为基础。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物还包括固化促进催化剂，促进组合物内存在的粘合剂组分的氧化固化。在一些实施方案中，金属干燥剂(drier)用于这一目的。合适的金属干燥剂的实例包括，但不限于，钴、锆、钾、锌和锰的各种盐。在一些情况下，具有各种链长的羧酸的金属盐是尤其合适的。可使用任何合适用量的这种金属干燥剂，然而，在一些实施方案中，催化剂的存在量范围为0.01重量％-5重量％，例如O.1-1重量％，其中重量％以着色剂组合物的总重量为基础。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物还包括着色剂。合适的着色剂包括例如颜料(有机或无机)和染料。无机颜料包括金属氧化物，例如铁、钛、锌、钴和铬的氧化物。土性颜料可使用获自粘土的矿物颜料。各种形式的碳可用于黑色着色。有机颜料典型地不可溶且衍生于天然或合成材料，和包括酞斧、立索颜料(lithos)、曱苯胺和对位红。可使用薄片状沉淀形式的有机颜料。染料包括可在着色剂组合物中使用的宽泛的各种有机材料，例如酸染料。水溶性的染料尤其使得它们可用于本发明的着色剂组合物内。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物基于组合物的总重量，包括0.1-30重量。/。的着色剂，或在一些实施方案中，l-6重量％的着色剂。另外，本发明的着色剂组合物可含有其他任选的成分，其中包括本领域已知的紫外吸收剂、颜料和抑制剂。另外，可使用各种填料、增塑剂、流动控制剂、表面活性剂和其他已知的配制添加剂。在本发明的涂料组合物中也有用的是铝或钛螯合交联剂，例如ManchemLtd.公司制造的ALUSEC510乙基乙酰乙酸基-二-2-乙氧基乙氧基铝，或杜邦公司(DuPontCorporation)制造的TYZORTPT钬酸四异丙酯。常常添加防结皮剂，例如甲基乙基酮肟，以改进包装稳定性。可添加诸如滑石、粘土、二氧化硅和类似物之类的填料；合适的二氧化硅以SYLOID169商购于W.R.GraceandCompany和以AEROSIL972商购于DegussaCorporation,提高性能、稳定性的其他添加剂，针对着色剂接受度而釆用的润湿剂。当使用时，各种添加剂典型地占本发明的着色剂组合物重量的不大于约30%，例如不大于约10重量％。在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物可包括有限量的挥发性有机物质，只要该组合物包括小于250克挥发性有机物质/升着色剂组合物即可，或在其他实施方案中，不大于100克挥发性有机物质/升组合物，或在一些情况下，不大于50克挥发性有机物质/升组合物，或在其他情况下，不大于25克挥发性有机物质/升组合物。合适的挥发性有机物质的非限定性实例包括醇类、溶剂油类、苯类、甲苯类、酮类、芳烃类、二元醇醚类、酯类及其混合物。此处所使用的术语"挥发性有机物质"是指具有至少一个碳原子且在干燥和/或固化过程中从组合物中释放的化合物。本发明的着色剂组合物基本上不含，或在一些情况下完全不含水。结果，本发明的一些实施方案涉及具有长的表干时间且非紋理浮起的着色剂组合物。而且由于水基本上或完全不存在于本发明的着色剂组合物中，因此，该组合物不要求使用水可分散的成膜材料，例如一些丙烯酸酯功能性树脂。结果本发明的一些实施方案基本上不含，或在一些情况下完全不含这种物质。本发明的一些实施方案包括不大于1重量°/的水，或在一些情况下不大于o.1重量％的水，其中重量％以组合物的总重量为基础。此处所使用的术语"非紋理浮起"是指当施加到木材基底上时，组合物避免木材纤维显著隆起，其程度使得不要求随后的打磨步骤来获得光滑表面。此处所使用的术语"长的表干时间"是指在施加和干燥之间着色剂组合物显示出至少15分钟，或在一些情况下至少30分钟，或在其它情况下至少1小对的延迟时间段，在这一时间段内，组合物仍然通过擦拭或刮擦可操作。令人惊奇地发现，此处所述的本发明油基着色剂组合物是"可干"的，尽管包括不大于100克挥发性有机物质/升组合物，或在一些情况下，不大于50，或在其他情况下，不大于25克挥发性有机物质/升组合物。此处所使用的术语"可干"是指在施加到基底上之后在24小时内组合物能形成固化的不发粘的膜。在本发明的一些实施方案中，在施加到基底上之后，着色剂组合物在12小时内，或者在其它情况下，在4小时内干燥。历史上，没有实现过含不大于IOO克挥发性有机物质/升组合物的含有着色剂组合物的可干油基醇酸树脂。可通过任何各种方法制备本发明的着色剂组合物。例如，可通过共混粘合剂组分、添加剂和任何溶剂形成透明的基础材料，从而制备这种着色剂。然后可将合适比例的颜料或染料加入到基础材料中，以实现所需的颜色和强度。本发明的着色剂组合物适合于施加到例如多孔基底，例如纸张、纸板、颗粒板、纤维板、木材和木材产品上；木材基底是尤其合适的。可釆用本发明的组合物使各种木材，其中包括例如橡木和楓木着色。这类木材常用于制备例如厨房储柜、浴室间、餐桌、课桌、梳妆台和其他家具。可通过本领域已知的任何方式，将本发明的着色剂组合物施加到基底上。例如，可通过擦拭、刷涂、浸涂、流涂以及常规和静电喷涂，施加它们。在许多情况下，施加0.5-5.0密耳湿厚度(wetmil),允许浸泡一段时间，并擦拭掉过量的着色剂。可施加多层。然后可通过引发氧化固化粘合剂组分，来固化本发明的着色剂。可通过仅仅允许涂布的基底暴露于环境温度或升高温度条件下来实现这种氧化固化。正如所理解的，可将额外的涂层，例如封闭漆和/或面漆施加到着色剂层之上。根据本发明，封闭漆、面漆或二者可任选地施加在着色剂层之上。结果，本发明的一些实施方案涉及至少部分用多层复合涂层体系涂布的基底，其中由本发明的着色剂组合物沉积至少一层涂层。"封闭漆，，要理解为是指直接施加到着色表面上的清漆涂层，而"面漆"是指直接施加到封闭漆上的清漆涂层。封闭漆和面漆可以是本领域已知的任何这种涂层。常常通过化学交联组合物中可交联的组分，来固化封闭漆和面漆。例如，在一些实施方案中，本发明的着色剂组合物与封闭漆和/或面漆结合使用，所述封闭漆和/或面漆包括溶剂基或水基的液体组合物，所述液体组合物形成通过使羟基官能的材料与异氰酸酯官能的材料反应获得的聚氨酯涂层，正如本领域的技术人员所理解的。在一些实施方案中，封闭漆和/或面漆可通过自由基固化方法来固化。例如，面漆可具有含醇酸部分以及自由基可固化部分的聚合物。在美国公布的专利申请2004-0013895A1中阐述了这种配方，在此通过参考引入。本发明进一步涉及涂布基底的方法，该方法包括施加以上所述的任何着色剂并允许发生氧化固化，其中所述氧化固化步骤或者可能或者可能没有牵涉肯定(affirmative)的步骤。也就是说，在使用者没有额外动作的情况下，氧化固化可简单地自主发生。该方法可进一步包括施加封闭漆、面漆或二者到着色的基底上；在这一实施方案中，在施加任何额外的层之前，着色剂可以经历任何程度的固化，例如没有固化、部分固化或完全固化。根据前述说明，应当显而易见的是，本发明还涉及可干性擦着色剂組合物，它包括含醇酸树脂和干性和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中着色剂组合物(i)包括小于250克挥发性有机物质/升着色剂组合物，和(ii)基本上不含水。以下实施例阐述本发明，然而，这些实施例不应当解释为限制本发明到这些细节上。除非另有说明，在下述实施例，以及整个说明书当中的所有份和百分数以重量计。实施例实施例1在搅拌下，通过按序添加表1所列的各组分到合适的容器中，制备着色剂组合物。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>'获自ResolutionSpecialtyChemicals乂>司的100%固体的醇酸树脂2获自OMGAmericanInc.着色剂组合物具有计算的240克挥发性有机物质/升组合物，这根据下述方程式计算VOC-克VOC/(升油漆-升水)。实施例2在搅拌下，通过按序添加表2所列的各组分到合适的容器中，制备着色剂组合物。表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>该着色剂组合物具有计算的85克挥发性有机物质/升组合物，这根据以上所述的来计算。实施例3在搅拌下，通过按序添加表3所列的各组分到合适的容器中，制备着色剂组合物。表3<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>该着色剂组合物具有计算的15克挥发性有机物质/升组合物，这根据以上所述的来计算。实施例4使用泡沫涂敷器，将以上实施例1-3中所述的每一着色剂组合物施加到枫木和橡木板上。在5分钟之后，使用布料，从每一板的一部分中除去过量的着色剂。在板的其他部分上反复这一工艺，所不同的是在施加之后的10、15、30、45和60分钟时除去过量的着色剂，并将每一部分的颜色与在5分钟之后擦拭的部分比较。对于所测试的组合物来说，颜色从5到60分钟肉眼视觉没有变化。每一样品能在1小时之后擦拭且没有可观察到的粘度变化。在施加之后的12-24小时内，在橡木和枫木二者上的样品触摸起来干燥，即不具有粘性。[004"尽管为了阐述的目的，以上描述了本发明的特定实施方案，但对本领域的技术人员来说，显而易见的是可在没有脱离所附权利要求所定义的本发明的情况下，作出本发明的细节的许多变化。权利要求1.一种可干性着色剂组合物，它包括含醇酸树脂和干性和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中该着色剂组合物(a)包括小于100克挥发性有机物质/升着色剂组合物；和(b)基本上不含水。2.权利要求1的着色剂组合物，其中该组合物是擦着色剂组合物。3.权利要求1的着色剂组合物，其中醇酸树脂能经历氧化固化。4.权利要求1的着色剂组合物，其中醇酸树脂在1%的固体含量下可倾倒。5.权利要求1的着色剂组合物，其中干性和/或半干性油包括大豆油和/或亚麻子油。6.权利要求1的着色剂组合物，其中醇酸树脂的存在量为10-60重量％，和干性和/或半干性油的存在量为40-90重量％，其中重量%基于着色剂组合物的总重量。7.权利要求1的着色剂组合物，其中着色剂组合物基本上不含任何非干性油。8.权利要求1的着色剂组合物，它进一步包括固化促进催化剂。9.权利要求1的着色剂组合物，它进一步包括着色剂。10.权利要求1的着色剂组合物，其中着色剂组合物包括不大于50克挥发性有机物质/升着色剂组合物。11.权利要求10的着色剂组合物，其中着色剂组合物包括不大于25克挥发性有机物质/升着色剂组合物。12.权利要求1的着色剂组合物，其中着色剂组合物的表干时间为至少15分钟。13.权利要求1的着色剂组合物，其中着色剂组合物在施加到基底上之后24小时内干燥。14.权利要求1的着色剂組合物，其中着色剂组合物在施加到基底上之后12小时内干燥。15.至少部分用权利要求1的着色剂组合物涂布的多孔基底。16.权利要求15的多孔基底，其中基底包括木材。17.至少部分用多层复合涂层涂布的多孔基底，其中由权利要求1的着色剂组合物沉积至少一层涂层。18.权利要求17的多孔基底，其中多层复合涂层包括封闭漆和/或面漆层。19.至少部分涂布多孔基底的方法，该方法包括施加权利要求1的着色剂组合物到至少一部分基底上并允许该着色剂组合物氧化固化。20.—种可干性擦着色剂组合物，它包括含醇酸树脂和干性和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中着色剂组合物(a)包括小于250克挥发性有机物质/升着色剂組合物；和(b)基本上不含水。全文摘要公开了可干性着色剂组合物，例如擦着色剂，它包括含醇酸树脂和干性和/或半干性油的混合物的粘合剂，其中着色剂组合物(a)包括不小于100克挥发性有机物质/升着色剂组合物；和(b)基本上不含水。还公开了至少部分用这种着色剂组合物涂布的多孔基底，用这种着色剂组合物使至少一部分多孔基底着色的方法，和至少部分用多层复合涂层体系涂布的多孔基底，其中由这一着色剂组合物沉积至少一层涂层。文档编号C09D167/08GK101346442SQ200680048574公开日2009年1月14日申请日期2006年12月8日优先权日2005年12月20日发明者R·T·波格申请人:Ppg工业俄亥俄公司