专利名称：分配粉末涂料组合物的方法以及采用其涂布的制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及分配热固性粉末涂料组合物的方法，用于分配多种热固性粉末涂料组合物的体系，和采用该分配的热固性粉末涂料组合物涂布基材的方法。
背景技术：
用于涂布各种类型基材的粉末涂料组合物经常是期望的。这种涂料组合物可以大大减少、或者甚至消除使用液体涂料组合物中经常使用的有机溶剂。粉末涂料组合物通过加热固化时，甚至很少将任何挥发性材料排放到周围环境中。这是相比液体涂料组合物显著的优点，在液体涂料组合物中，该涂料组合物通过加热固化时有机溶剂被挥发到周围环境中。粉末涂料组合物典型地通过复杂工艺来制备，包括将各种涂料组分如彩色颜料、 成膜树脂、固化剂、以及其它添加剂如流动控制剂和电荷控制剂，通过使用挤出机等将所得共混物进行加热、熔融和捏合，并随后使所得挤出物进行冷却、研磨和分级(此时称作“挤出工艺”)。由此，挤出工艺需要多个步骤。许多消费者如工商领域中的那些消费者经常在涂布过程期间的制备中改变颜色。 通常，消费者希望在短时间内实现这些颜色变化。使用粉末涂料的一个缺点是涂料制造商难以在短时间内且以成本有效的方式制备各种颜色的小批量粉末涂料组合物，并将其供给消费者使得消费者反过来可以在制备期间快速地改变颜色。使用粉末涂料组合物的另一缺点是，为了获得不同色调的各种涂料，需要对于每种期望的色调来制备单独的粉末涂料组合物。将不同色调的液体涂料组合物混和时，能够获得具有不同于每种混和的液体涂料组合物的色调的均勻色调的涂料。另一方面，将不同色调的典型粉末涂料组合物干混并将所得共混物施涂到基材上时，结果是每种色调通常可以通过肉眼视觉观察到，导致“椒盐效应”。由此，目前难以、甚至不能够由不同色调的两种或更多种粉末涂料组合物的干共混物获得期望色调的涂料。由此，期望存在在非常短时间内分配多种粉末涂料组合物以将各种颜色的小批量粉末涂料组合物提供给消费者的方法。也期望由两种或更多种各自具有不同色调的、依据这些方法分配的粉末涂料组合物的干共混物来提供适用于产生具有所选均勻色调的装饰性和耐久性涂层的涂料组合物。发明概述一些方面，本发明提供了分配热固性粉末涂料组合物的方法，包括从多个容器的至少一个中将受控数量的多种热固性粉末涂料组合物中的至少一种定量供给共用容器， 其中该多种热固性粉末涂料组合物中的至少一种包括(a)着色剂；(b)粒状成膜树脂；和 (C)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。其它方面，本发明提供了分配多种热固性粉末涂料组合物的方法，包括将受控数量的具有第一色调的第一热固性粉末涂料组合物从第一容器以及具有不同于第一热固性粉末涂料组合物的色调的第二色调的第二热固性粉末涂料组合物从第二容器定量供给共用容器以形成混合物，其中该第一粉末涂料组合物和第二粉末涂料组合物各自包括(a) 着色剂；(b)粒状成膜树脂；和(c)用于该成膜树脂的固化剂，其中第一粉末涂料组合物和第二粉末涂料组合物的每一种在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层， 和其中将该混合物施涂到基材上并固化时，该混合物提供具有不同于第一粉末涂料组合物的色调和第二粉末涂料组合物的色调的均勻色调的最终装饰性和耐久性涂层。仍其它方面，本发明涉及用于分配多种热固性粉末涂料组合物的体系，该体系包括(a)多个容器，其具有至少一种热固性粉末涂料组合物；和(b)用于将受控数量的至少一种热固性粉末涂料组合物从至少一个容器定量供给共用容器的工具，其中该热固性粉末涂料组合物包括(i)着色剂；(ii)粒状成膜树脂；和(iii)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。这些和其它方面从如下说明来看将变得更显然。
附图示意性阐述了依据本发明的实施方案定量供给和分配多种热固性粉末涂料组合物的体系和方法。发明详述出于下面详细描述的目的，应当理解的是，该发明可以采取各种替换的变形和步骤顺序，除非清楚地相反指出。另外，除了在任意操作实施例中，或是相反地指出，该说明书和权利要求书中使用的表示例如成分用量的所有数字应理解为在所有情形下由术语“大约”修饰。由此，除非相反地指出，随后说明书和所附权利要求书中给出的数字参数是近似值，其可以依据本发明将获得的期望性能而变化。最低限度地，且并非旨在限制对于权利要求范围的等同法则应用，每种数字参数应至少基于所报导的实数数字并应用常规四舍五入法则来构成。尽管解释本发明的广义范围的数值范围和参数是近似值，但在特定例子中阐述的数值被尽可能准确地报导。然而，任何数值固有地含有必然由在它们各自的试验测量中发现的标准偏差产生的某些误差。并且，将理解的是本文中列举的任何数值范围意在包括其中包含的所有子范围。 例如，“1-10”的范围意在包括在所列举的最小值1与列举的最大值10，即是说具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值之间(并且包括这些值)的所有子范围。在本申请中，单数的使用包括复数并且复数包括单数，除非另外特别地说明。另外，在本申请中，“或者”的使用是指“和/或”，除非另外特别说明，尽管“和/或”可以明确地用于某些情形。如前所述，本发明的某些实施方案涉及分配多种热固性粉末涂料组合物的方法。 术语“热固性”表示在固化或交联时不可逆固化的组合物，其中聚合组分的聚合物链通过共价键连接到一起。本文中使用的术语“粉末涂料组合物”是指与液体形式相反，以固体粒状形式嵌入的、适用于在基材上制得涂层的组合物。在某些实施方案中，本发明的方法包括从多个容器的至少一个中将受控数量的多种粉末涂料组合物中的至少一种定量供给共用容器，其中该多种热固性粉末涂料组合物中的至少一种包括(a)着色剂；(b)粒状成膜树脂；和(c)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。任何适宜的分配装置可以用于依据本发明的方法定量供给热固性粉末涂料组合物。各种类型的分配装置包括采用旋转螺杆、活塞、和泵的分配器。适宜分配装置的实例包括、但不限于，可从 IDEX Corporation and Fast & Fluid Management (IDEX Corporation 分部)例如以商品名 ACCUTINTER、XFAST, BLEND0RAMA、C0L0RPR0、TINTMASTER、HARBIL、和 LEOLUX获得的那些。可以用于依据本发明定量供给热固性粉末涂料组合物的非限定性的适宜分配装置包括US7，134，573第3栏第13行到第5栏第6行(将所述部分引入本文中作为参考)和US 7，311，223第3栏第32行到第7栏第11行(将所述部分引入本文中作为参考)中所公开的那些。US 7，134，573和US 7，311，223公开了具有几个容器的分配装置，每个容器具有定量供给泵，其具有能够将粉末化材料分配到共用容器的两个螺杆，大螺杆和小螺杆。可以调整US 7，134，573和US 7，311，223中所述的多个容器和共用容器，并用于本发明的方法。US 7，134，573和US 7，311，223中所述的多个定量供给粉末泵可以在本文中用于定量供给受控数量的热固性粉末涂料组合物。US 7，134，573和US 7，311，223 中所述位于定量供给泵内的螺杆也可以用于本文中所述的定量供给步骤，以定量供给受控数量的热固性粉末涂料组合物。可以用于依据本发明定量供给热固性粉末涂料组合物的其它适宜分配装置包括 US 7，360，564第4栏第47行到第9栏第32中所公开的那些，将引用部分引入本文中作为参考。附图示意地阐述了依据本发明实施方案定量供给和分配多种热固性粉末涂料组合物的体系和方法。该体系10可以包括多个容器12A-F，每个容器含有至少一种可以相同或不同的热固性粉末涂料组合物。在某些实施方案中，至少两种、或者某些情形下全部热固性粉末涂料组合物具有不同色调。将粉末涂料组合物选择地从容器12A-F进料到共用容器 20。在附图中所示的实施方案中，每个容器具有从容器到共用容器20延伸的粗进料管线和细进料管线。例如，容器12A与第一进料管线14A和第二进料管线16A相通。第一进料管线14A可以用于定量供给粗数量的粉末涂料组合物到共用容器20，同时第二进料管线16A 可以用于定量供给细数量的粉末涂料组合物到共用容器20。由此每个容器12A-F分别装配有粗进料管线14A-F和细进料管线16A-F。如附图中所示，在将所选类型和数量的粉末涂料组合物进料到共用容器之后，可以通过已知技术如静电喷涂沉积将该粉末进料到用于施用到各种基材上的粉末喷涂器内。可以使用混合器(未显示)将多种粉末涂料组合物在将混合物进料到粉末喷涂器30之前进行共混。
在本发明方法中可以存在任意数目的容器来保存多种热固性粉末涂料组合物。容器数目可以依据例如待分配的热固性粉末涂料组合物的数目、和其它类似因数而变化。在某些实施方案中，可以存在小数目的容器，例如高达10个容器，同时在其它实施方案中，可以存在较大数目的容器，例如多于10个的容器，如20个容器，在某些情形下30个容器。在某些实施方案中，多个容器的每一个在其中具有一种热固性粉末涂料组合物。 在某些实施方案中，每一个容器中的热固性粉末涂料组合物不同于其它容器中的热固性粉末涂料组合物。在其它实施方案中，该热固性粉末涂料组合物与其它热固性粉末涂料组合物在色调方面不同，如下所详细讨论的那样。在其它实施方案中，多个容器的每一个在其中具有两种或更多种热固性粉末涂料组合物。该容器可以是任意适宜尺寸和形状，且可以具有保存任意适宜数量的热固性粉末涂料组合物的能力。该容器可以覆盖或未覆盖任何适宜装置，且可以是由任意适宜材料制成的，包括、但不限于塑料，金属例如不锈钢、铝等。在某些实施方案中，该容器可以具有相关联的混和装置，使得可以在分配之前在存在于该容器内的同时搅拌热固性粉末涂料组合物。在其它实施方案中，该容器本身可以能够旋转和/或振动以搅拌保存在该容器之内的粉末涂料组合物。在仍其它实施方案中， 该容器无需任何这样的混和装置。在某些实施方案中，该容器可以具有与它们相连的加热装置，例如，为了提供热量给热固性粉末涂料组合物，提供并未达到过早软化和/或熔融存在于容器内的粉末涂料组合物的水平的温度。在其它实施方案中，无需这样的加热装置。在某些实施方案中，该容器可以是便携式的，而在其它实施方案中，它们可以是非便携式的。在某些实施方案中，该容器可以是一次性的。在这些实施方案中，一旦保存在容器内的热固性粉末涂料组合物被使用且空的容器不再是期望的，可以将其丢弃。可以现场使用填充相同或不同热固性粉末涂料组合物的不同容器。填充有热固性粉末涂料组合物的一次性容器可以由任意适宜供应商来提供，例如热固性粉末涂料组合物的制造商或第三方供应商。该容器可以单个地提供，即可以获得单个充满的一次性容器来代替单个清空的一次性容器。该容器也可以以套件来提供，即可以获得多于一个容器的套件，该套件中的一次性容器填充具有不同色调的多种热固性粉末涂料组合物。本文中所使用的“套件”表示一组可一起使用的制品。本文中所使用的术语“色调”表示颜色品质，由其主要波长来测定。例如，该套件可以包括(a)包含具有第一色调的粉末涂料组合物的第一容器，和(b)包含具有不同于第一色调的第二色调的粉末涂料组合物的第二容器。可以存在含有其它不同色调的热固性粉末涂料组合物的额外容器。下面更详细地讨论套件。在其它实施方案中，一次性容器可以填充有可以在本发明方法中与热固性粉末涂料组合物组合使用的添加剂，下面更详细地对此讨论。在其它实施方案中，本发明方法中使用的多个容器可以是适于再装的。在这些实施方案中，一旦热固性粉末涂料组合物被使用，可以将该容器再填充，即可以将更多粉末涂料组合物(相同或是不同的)加到容器内。可以采用再填充该容器的任意适宜方法。如所述，从多个容器的至少一个中定量供给多种热固性涂料组合物中的至少一种。也可以存在保存热固性粉末涂料组合物之外的材料的容器。在某些实施方案中，可以存在添加剂容器，其中该添加剂容器保存选自消光剂、UV吸收剂、纹理剂、催化剂、流动控制剂、电荷控制剂、抗擦伤性剂、阻燃剂、抗菌添加剂、电致变色颗粒、效果颜料、及其混合物的至少一种添加剂。本文中所使用的术语“效果颜料”表示在涂层上提供视觉效果的材料，且包括但不限于云母、金属性颜料等。本文中所使用的术语“电致变色颗粒”表示在涂层中针对施加的电压响应而导致颜色变化的材料。这些材料是本领域中已知的。对于粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层而言，添加剂并非必须的，如下更详细讨论那样。可以任选地将添加剂加到热固性粉末涂料组合物中以提供各种外观和/或表现性能。对于提供粉末组合物外观和/或表现性能的目的而言，可以并不存在这些添加剂中的一些，但是可以出于与本发明方法相关的其它目的而存在，如用于清洁容器的溶剂。如所述，本发明方法包括从多个容器的至少一个中将受控数量的多种热固性粉末涂料组合物的至少一种定量供给共用容器。将该热固性粉末涂料组合物以受控数量从保存其的容器中分配到共用容器。在某些实施方案中，选择性地控制分配的热固性涂料组合物的数量，使得可以分配特别选择的数量。在某些实施方案中，可以将单一的热固性粉末涂料组合物以受控数量从保存其的容器中分配到共用容器，而在其它实施方案中，可以将两种或更多种热固性粉末涂料组合物以受控数量从它们各自的容器中分配到共用容器。共用容器可以具有如上关于容器所讨论的任意特征。类似于容器，该共用容器可以具有相关联的混和装置，使得可以将热固性粉末涂料组合物在分配到共用容器之后对其进行搅拌。在其它实施方案中，该混和装置不必与共用容器相连，但是可以与该共用容器分开地存在且在必要时使用。在这些实施方案中，可以将含有多种热固性涂料组合物的共用容器带到单独的混和装置上，并在施用到基材上之前进行混和。在仍其它实施方案中，该共用容器可以能够旋转和/或振动以搅拌已分配的热固性粉末涂料组合物。在仍其它实施方案中，并不存在混和装置。在某些实施方案中，可以将加热装置与该共用容器相连，以期望地提供给该热固性涂料组合物热量，提供并未达到过早软化和/或熔融存在于共用容器内的粉末涂料组合物的水平的温度。在其它实施方案中，该共用容器并不存在这样的加热装置。在本发明方法的某些实施方案中，定量供给步骤包括确定期望数量的热固性粉末涂料组合物，从容器中排出期望数量的热固性粉末涂料组合物，和将期望数量的热固性粉末涂料组合物分配到共用容器中。在其它实施方案中，该定量供给步骤进一步包括测量分配到共用容器内的第一数量的热固性粉末涂料组合物；将第一分配数量与期望数量比较，以计算第一分配数量与期望数量之间的差值；采用该第一分配数量与期望数量之间的差值来计算将分配的第二数量的热固性粉末涂料组合物；和将第二数量的热固性粉末涂料组合物分配到共用容器以提供期望数量。期望数量的待分配的热固性粉末涂料组合物可以从含有一种或多种热固性粉末涂料组合物的一列的配方和/或处方中得到，其中该配方和/或处方，随后，在将最终涂料膜施加到基材上并固化时获得期望的色调。在某些实施方案中，可以将该配方和/或处方储存在电脑内，其可以与定量供给系统相连。如所述，一旦确定期望数量的热固性粉末涂料组合物，将该期望数量从适宜容器中排出并随后分配到共用容器。在某些实施方案中，该热固性粉末涂料组合物可以通过重量从容器中在重力上分配。在其它实施方案中，可以在体积上分配组合物。该定量供给步骤可以以将热固性粉末涂料组合物从保存其的容器中排出并将该组合物从容器分配到共用容器内的任意适宜方式来实现。在某些实施方案中，该定量供给步骤包括使用定量供给机构。可以使用任意适宜的定量供给机构。非限定性实例包括活塞， 如US7，360，564第4栏第47行到第9栏第32中所述，将引用部分引入本文中作为参考；旋转螺杆，如US 7，134，573第3栏第13行到第5栏第6行所述，将引用部分引入本文中作为参考，和US 7，311，223第3栏第32行到第7栏第11行中所述，将引用部分引入本文中作为参考。在某些实施方案中，定量供给机构定位于能够将粉末涂料组合物分配到共用容器。该定量供给机构的容积是可选择的，即可以改变待分配的热固性粉末涂料组合物的数量，其可以改进分配时间以及可能存在的组合物分配数量的准确性。在某些实施方案中，可以存在单个定量供给机构，其将受控数量的多种热固性粉末涂料组合物从多个容器中定量供给共用容器。在这些实施方案中，多个容器和/或单个定量供给机构可以是可移动的，使得多个容器的每一个可以与该单个定量供给结构接触， 如分配所必须的那样。在其它实施方案中，可以存在多个定量供给机构。在这些实施方案中，至少一个定量供给机构连接于多个容器的每一个。该定量供给机构可以可释放地连接于容器，使得期望时可以将其移除。如前所述， 在某些实施方案中，该容器可以是一次性的。在这些实施方案中，定量供给机构能够期望地与容器脱离和再相连。如所认识的那样，在其中容器是一次性和/或适于再装的实施方案中期望类似可释放性能的定量供给机构。在某些实施方案中，该定量供给机构可以单独地控制，S卩，一个定量供给机构可以独立于其它定量供给机构来控制。在某些实施方案中，该定量供给步骤包括使用包含至少两个泵螺杆的定量供给机构。在某些实施方案中，该定量供给机构中存在的至少两个泵螺杆包括具有较大分配容量的一个螺杆和具有较小分配容量的另一螺杆。该泵螺杆可以单独地控制和/或操作，使得它们可以分配不同数量的热固性粉末涂料组合物。在某些实施方案中，具有较大分配容量的螺杆分配较大数量的热固性粉末涂料组合物，且具有较小分配容量的螺杆分配比具有较大容量的螺杆更少数量的热固性粉末涂料组合物。在其它实施方案中，具有较大分配容量的螺杆直径比具有较小分配容量的螺杆更大。在仍其它实施方案中，较大的螺杆直径比小螺杆直径大两倍。该泵螺杆可以由任意适宜材料制成，包括但不限于金属例如不锈钢，塑料例如聚丙烯、聚四氟乙烯等。在某些实施方案中，该定量供给机构可以通过使用电机来操作。该定量供给机构可以存在任意适宜的分配容量。在某些实施方案中，该定量供给机构的分配容量范围可以为 Img-IOkgJn lmg-5000g，如 IOmg-IOOOgJn 10mg_500g。如所述，一旦从容器中排出期望数量的热固性粉末涂料组合物并将其分配到共用容器，可以测量已分配到共用容器的第一数量。如所认识的那样，测量第一数量可以通过任意适宜的测量设备来实现，包括例如测量重量的设备、测量体积的设备、或其它类似设备。 可以将该测量设备与共用容器相连，即以适宜方式相连，以使得能够在分配粉末涂料组合物时快速测量。该测量设备还可以与共用容器分开。随后，可以将分配到共用容器的第一数量与期望数量对比以计算第一分配数量与期望数量之间的差值。随后可以利用该第一分配数量与期望数量之间的差值来计算待分配的第二数量的热固性粉末涂料组合物，如果第二数量的热固性粉末涂料组合物是必须的。 如所认识的那样，如果第一分配数量与期望数量之间的差值为0，不必分配第二数量的热固性粉末涂料组合物。随后，可以将第二分配数量的热固性粉末涂料组合物分配到共用容器。 典型地，第二分配数量小于第一分配数量。在某些实施方案中，可以使用具有较大分配容量的旋转螺杆来分配第一数量，并且可以使用具有较小分配容量的旋转螺杆来分配第二数量。在某些实施方案中，第一和第二数量的测量可以用于校准用于将来分配的定量供给机构。上述方法可以用于分配存在于多个容器中的多种热固性粉末涂料组合物中的任一种。在本发明方法的某些实施方案中，可以依次一个地相继将多种热固性粉末涂料组合物的至少一种分配到共用容器。在其它实施方案中，可以将该多种热固性粉末涂料组合物的多于一种以干燥粉末涂料组合物同时分配到共用容器。在某些实施方案中，可以在不存在加热和/或搅拌下分配多种热固性粉末涂料组合物。在其它实施方案中，如上所讨论，可以采用多种热固性粉末涂料组合物的一种或多种的搅拌和/或加热，例如，当在分配组合物之后该组合物存在于容器内和/或共用容器内时。如前所述，依据本发明方法分配的多种热固性粉末涂料组合物的至少一种包括 (a)着色剂；(b)粒状成膜树脂；和(c)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。适宜的热固性粉末涂料组合物包括公开于美国专利申请公开No. 2006/0251891第W019]-W148]段和美国专利申请No. 2007/0172662 M
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段中所公开的那些，将引用部分引入本文中作为参考。本文中所使用的术语“着色剂”表示赋予组合物颜色和/或其它视觉效果的任意物质。该着色剂可以以任意适宜形式添加到热固性粉末涂料组合物中，如离散颗粒、分散体、溶液和/或薄片。本发明的热固性粉末涂料组合物可以使用单一着色剂或者两种或更多种着色剂的混合物。在某些实施方案中，该粉末涂料组合物还包括0. l-50Wt%、如l-20Wt%的着色剂，基于该粉末涂料组合物的总重。在某些实施方案中，该着色剂包括聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒。本文中使用的术语“纳米颗粒”是指具有少于1微米的平均粒径的颗粒。在某些实施方案中，用于本发明中的纳米颗粒具有300纳米或更少，例如200纳米或更少，或者在一些情况下为100纳米或更少的平均粒径。当然，应当理解，包含纳米颗粒的粉末涂料组合物也可以包括并非为纳米颗粒的颗粒。出于本发明的目的，平均粒径可以根据已知的激光散射技术测量。例如，可以使用Horiba型号LA900激光衍射粒径仪器测量平均粒径，该仪器使用波长为633nm的氦-氖激光以测量颗粒的尺寸并且假定颗粒具有球形，即“粒径”是指将完全封装颗粒的最小球体。 平均粒径也可以通过肉眼检验代表性的颗粒样品的透射电子显微镜(“TEM”)图像的电子显微图、测量图像中颗粒的直径并且基于TEM图像的放大率计算测量的颗粒的平均初级粒径来确定。本领域普通技术人员将理解如何制备该TEM图像并且基于放大率确定初级粒径。颗粒的初级粒径是指将完全封装颗粒的最小直径球体。本文中使用的术语“初级粒径” 是指单个颗粒的尺寸。如前所述，某些实施方案中，该粉末涂料组合物包括为聚合物封装的且由此不会显著聚集的、赋予颜色的纳米颗粒。本文中所使用的术语“聚合物封装的纳米颗粒”表示至少部分被聚合物封装，即限制在聚合物内至足以将颗粒彼此分离在所得涂层中以使得防止颗粒显著聚集的程度的颗粒。当然，将理解的是包含该“聚合物封装的纳米颗粒”的粉末涂料组合物还可以包括并非是聚合物封装的颗粒的颗粒。本文中使用的术语“赋予颜色的纳米颗粒”是指与其吸收可见光区域中的其他波长相比，更多地显著吸收一些可见光波长即 400-700nm波长的颗粒。聚合物封装的赋予颜色的颗粒的形状(或形态)可以变化。例如，通常可以使用球形形态(例如实心珠粒、微珠或中空球体)，以及立方体、片状或针形(细长或纤维状) 的颗粒。另外，颗粒可以具有中空、多孔或无孔或者前述任一种的组合的内部结构，例如具有多孔或实心壁的中空中心。对于合适的颗粒特征的更多信息，参见H. Katz等(编者)， Handbook of Fillers and Plastics (1987)第 9-10 页。取决于所得的粉末涂料组合物所希望的性能和特性(例如涂料硬度、耐刮擦性、 稳定性或颜色)，可以使用一种或多种具有不同平均粒径的聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒的混合物。聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒可由聚合和/或非聚合无机材料、聚合和/或非聚合有机材料、复合材料以及前述任一种的混合物形成。本文中使用的“由...形成”表示开放式的例如“包含”的权利要求语言。因此，“由列出的所列举组分形成”的组合物或物质意在是指包含至少这些所列举的组分并且可以在组合物的形成期间进一步包含其他未列举的组分的组合物。另外，本文中使用的术语“聚合物”是指包括低聚物，并且包括均聚物和共聚物，没有限制。本文中使用的术语“聚合无机材料”是指具有基于不同于碳的元素的主链重复单元的聚合材料。另外，本文中使用的术语“聚合有机材料”是指合成聚合材料、半合成聚合材料和天然聚合材料，所有这些具有基于碳的主链重复单元。本文中使用的术语“有机材料”是指含碳化合物，其中碳通常与本身和氢相连并且通常还与其他元素相连，并且不包括二元化合物例如碳氧化物、碳化物、二硫化碳等；三元化合物例如金属氰化物、金属羰基化物、光气、羰基硫化物等；和含碳离子化合物例如金属碳酸盐，如碳酸钙和碳酸钠。本文中使用的术语“无机材料”是指非有机材料的任何材料。本文中使用的术语“复合材料”是指两种或更多种不同材料的组合。由复合材料形成的颗粒通常在它们的表面具有与在其表面下颗粒内部的硬度不同的硬度。更特别地， 颗粒表面可以以本领域已知的任何方式改性，这些方式包括、但不限于，采用本领域已知的技术化学或物理改变它的表面特性。例如，颗粒可由被一种或多种辅助材料涂覆、包覆或封装的主要材料形成以形成具有较软表面的复合颗粒。在某些实施方案中，由复合材料形成的颗粒可由被不同形式的主要材料涂覆、包覆或封装的主要材料形成。对于可用于本发明中的颗粒的更多信息，参见 G. ffypych, Handbook of Fillers，第 2 版(1999)，第 15-202 页。如上所述，可用于本发明中的颗粒可以包括本领域已知的任何无机材料。合适的颗粒可由陶瓷材料、金属材料和前述任一种的混合物形成。这类陶瓷材料的非限定例子可以包括金属氧化物、混合的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属硫化物、金属硅酸盐、金属硼化物、金属碳酸盐，和前述任一种的混合物。金属氮化物的一种特定的非限定例子是氮化硼；金属氧化物的一种特定的非限定例子是氧化锌；合适的混合金属氧化物的非限定例子是铝硅酸盐和镁硅酸盐；合适的金属硫化物的非限定例子是二硫化钼、二硫化钽、 二硫化钨和硫化锌；金属硅酸盐的非限定例子是铝硅酸盐和镁硅酸盐，例如蛭石。在本发明方法的某些实施方案中，该热固性粉末涂料组合物的纳米颗粒包括选自以下的无机材料铝、钡、铋、硼、镉、钙、铯、钴、铜、铁、镧、镁、锰、钼、氮、氧、磷、硒、硅、银、 硫、锡、钛、钨、钒、钇、锌和锆，包括其氧化物、其氮化物、其磷化物、其磷酸盐、其硒化物、其硫化物、其硫酸盐和其混合物。前述无机颗粒的合适的非限定例子是氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铯、氧化锆、氧化铋、氧化镁、氧化铁、硅酸铝、碳化硼、氮掺杂的氧化钛和硒化镉。颗粒可以包括例如以下物质的核基本单种无机氧化物例如胶体、锻制或无定形形式的二氧化硅，氧化铝或胶体氧化铝，二氧化钛、氧化铁、氧化铯、氧化钇、胶体氧化钇、氧化锆例如胶体或无定形氧化锆，和前述任一种的混合物；或者其上沉积有另一种有机氧化物的一种无机氧化物。可用于形成用于本发明的颗粒的非聚合无机材料可以包括选自石墨、金属、氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氢氧化物的无机材料。可用的无机氧化物的非限定例子是氧化锌。合适的无机硫化物的非限定例子包括二硫化钼、二硫化钽、二硫化钨和硫化锌。可用的无机硅酸盐的非限定例子包括铝硅酸盐和镁硅酸盐例如蛭石。合适的金属的非限定例子包括钼、钼、钯、镍、铝、铜、金、铁、银、合金，和前述任一种的混合物。在某些实施方案中，颗粒可以选自锻制二氧化硅、无定形二氧化硅、胶体二氧化硅、氧化铝、胶体氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化铯、氧化钇、胶体氧化钇、氧化锆、胶体氧化锆，和前述任一种的混合物。在某些实施方案中，颗粒包括胶体二氧化硅。如上所述，这些材料可以表面处理或未处理。其他可用的颗粒包括例如描述于US5，853，809第6栏第51 行-第8栏第43行中的表面改性的二氧化硅，将其在此引入作为参考。作为另一种选择，颗粒可由被一种或多种辅助材料涂覆、包覆或封装的主要材料形成以形成具有较硬表面的复合材料。作为选择，颗粒可由被不同形式的主要材料涂覆、包覆或封装的主要材料形成以形成具有较硬表面的复合材料。在一个例子中并且不限制本发明，由无机材料例如碳化硅或氮化铝形成的无机颗粒可以带有二氧化硅、碳酸盐或纳米粘土涂层以形成可用的复合颗粒。在另一个非限定例子中，带有烷基侧链的硅烷偶联剂可与由无机氧化物形成的无机颗粒的表面相互作用以提供可用的具有“较软”表面的复合颗粒。其他例子包括用不同的非聚合或聚合材料将由非聚合或聚合的材料形成的颗粒包覆、封装或涂覆。这类复合颗粒的一种特定非限定例子是用碳酸钙涂覆的合成聚合颗粒，其可以商品名DUALITE颗粒从商购获得。在某些实施方案中，用于本发明中的颗粒具有层状结构。具有层状结构的颗粒由六边形排列原子的片材或板材组成，在片材内具有强的连接和在片材之间具有弱的范德华连接，这提供了在片材之间低的剪切强度。层状结构的非限定例子是六边形结晶结构。具有层状球壳状碳分子(即平向球)结构的无机固体颗粒也可用于本发明。具有层状结构的合适材料的非限定例子包括氮化硼、石墨、金属二硫族化物、云母、滑石、石膏、高岭土、方解石、碘化镉、硫化银和其混合物。合适的金属二硫族化物包括二硫化钼、二硒化钼、二硫化钽、二硒化钽、二硫化钨、二硒化钨和其混合物。颗粒可由非聚合有机材料形成。可用于本发明的非聚合有机材料的非限定例子包括、但不限于，硬脂酸盐(例如硬脂酸锌和硬脂酸铝)、金刚石、炭黑和硬脂酰胺。用于本发明中的颗粒可由无机聚合材料形成。可用的无机聚合材料的非限定例子包括聚磷腈、聚硅烷、聚硅氧烷、聚锗烷、聚合硫、聚合硒、硅酮和前述任一种的混合物。适用于本发明的由无机聚合材料形成的颗粒的特定非限定例子是Tospearl，其是一种由交联硅氧烷形成的颗粒并且可从^Toshiba Silicones Company，Ltd. Japan商购获得。颗粒可由合成的有机聚合材料形成。合适的有机聚合材料的非限定例子包括、但不限于热固性材料和热塑性材料。合适的热塑性材料的非限定例子包括热塑性聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯和聚异丁烯，丙烯酸类聚合物例如苯乙烯和丙烯酸单体的共聚物以及包含甲基丙烯酸酯的聚合物，聚酰胺，热塑性聚氨酯，乙烯基聚合物，和前述任一种的混合物。合适的热固性材料的非限定例子包括热固性聚酯、乙烯基酯、环氧材料、酚醛树脂、氨基塑料、热固性聚氨酯和前述任一种的混合物。由环氧材料形成的合成聚合颗粒的特定非限定例子是环氧微凝胶颗粒。颗粒还可以是由选自聚合和非聚合的无机材料、聚合和非聚合的有机材料、复合材料和前述任一种的混合物的材料形成的中空颗粒。由其可以形成中空颗粒的合适材料的非限定例子在上面描述。在某些实施方案中，用于本发明中的颗粒包含有机颜料，例如偶氮化合物(单偶氮、二偶氮、萘酚、萘酚AS盐类偶氮颜料色淀、苯并咪唑酮、二偶氮缩合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉)，和多环(酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、紫环酮、二酮基吡咯并吡咯、硫靛蓝、 蒽醌、阴丹酮、蒽嘧啶、黄烷士酮、皮蒽酮、蒽嵌蒽二酮、二喊嗪、三芳基碳鐺、喹啉并酞酮 (quinophthalone))颜料，和前述任一种的混合物。在某些实施方案中，有机材料选自二萘嵌苯、喹吖啶酮、酞菁、异吲哚啉、二碌嗪(即三苯二喊嗪)、1，4_ 二酮基吡咯并吡咯、蒽嘧啶、蒽嵌蒽二酮、黄烷士酮、阴丹酮、紫环酮、皮蒽酮、硫靛蓝、4，4' - 二氨基_1，1' - 二蒽醌基，以及其取代衍生物和其混合物。用于本发明实践中的二萘嵌苯染料可以是未取代或取代的。取代的二萘嵌苯可以在例如酰亚胺氮原子上取代，并且取代基可以包括1-10个碳原子的烷基、1-10个碳原子的烷氧基和卤素(例如氯)，或其组合。取代的二萘嵌苯可以含有多于一个的任一个取代基。 优选二萘嵌苯_3，4，9，10-四羧酸的二酰亚胺和二酐。粗制的二萘嵌苯可以通过本领域已知的方法制备。
可以使用酞菁颜料，尤其是金属酞菁。尽管铜酞菁更容易获得，但也可使用其他含金属的酞菁颜料，例如基于锌、钴、铁、镍和其他一些金属的那些。不含金属的酞菁也是合适的。酞菁颜料可以是未取代的或者例如被一个或多个烷基(具有1-10个碳原子)、烷氧基 (具有1-10个碳原子)、卤素例如氯，或者酞菁颜料的其他典型取代基部分取代。酞菁可以通过本领域已知的几种方法的任一种制备。它们通常通过优选在有机溶剂中邻苯二甲酸酐、邻苯二甲腈或其衍生物与金属给体、氮给体(例如脲或邻苯二甲腈本身)和任选的催化剂反应而制备。本文中使用的喹吖啶酮颜料包括未取代或取代的喹吖啶酮(例如具有一个或多个烷基、烷氧基、卤素例如氯，或者喹吖啶酮颜料的其他典型取代基)，并且适用于本发明的实践。喹吖啶酮颜料可以通过本领域已知的几种方法的任一种制备，但优选通过在聚磷酸的存在下将各种2，5_ 二苯胺基对苯二甲酸前体热闭环而制备。也适用于本发明实践的可以任选地对称或不对称取代的异吲哚啉颜料可以通过本领域已知的方法制备。合适的异吲哚啉颜料-颜料黄139是一种亚氨基异吲哚啉和巴比
妥酸前体的对称加合物。二^嗪颜料(即三苯二·喊嗪)也是合适的有机颜料并且可以通
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过本领域已知的方法制备。也可以使用前面描述的无机颗粒和/或有机颗粒的任一种的混合物。如所述，本发明一些实施方案中使用的热固性粉末涂料组合物包括聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒。在某些实施方案中，如下面更详细描述的那样在聚合物封装的颗粒的含水分散体形成期间原位形成纳米颗粒。然而，在另一些实施方案中，纳米颗粒在它们引入该含水分散体之前形成。在这些实施方案中，纳米颗粒可以通过本领域已知的许多各种方法的任一种形成。例如，可以通过将干燥的粒状材料粉碎并且分级而制备纳米颗粒。例如，可以用粒径小于0. 5毫米(mm)，或小于0. 3mm或者小于0. Imm的研磨介质将大块颜料例如上述无机或有机颜料的任一种磨碎。通常在高能研磨机中在一种或多种溶剂(水、有机溶剂，或者两者的混合物)中任选地在聚合研磨载体的存在下将颗粒磨碎至纳米粒径。如果需要，分散剂可以包括例如(如果在有机溶剂中的话)，可从Lubrizol Corporation获得的S0LSPERSE 32000或32500分散剂，或者(如果在水中的话)包括也可从LubrizolCorporation获得的S0LSPERSE 27000分散剂。制备纳米颗粒的其他合适的方法包括结晶、沉淀、气相冷凝和化学摩擦(即部分溶解)。在某些实施方案中，该聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒由聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒的含水分散体形成。本文中使用的术语“分散体”是指其中一个相包括分布贯穿作为连续相的第二相的细碎颗粒的两相体系。分散体通常是水包油乳液，其中含水介质提供了聚合物封装的颗粒作为有机相悬浮于其中的分散体的连续相。本文中使用的术语“含水”、“水相”、“含水介质”等是指单独由水组成或者主要包含水与另一种材料例如惰性有机溶剂的组合的介质。在某些实施方案中，存在于含水分散体中的有机溶剂的数量为少于20wt%，例如少于IOwt %，或者在某些情况下为少于5wt%， 或者在仍然另一些情况下为少于2wt %，该重量百分比基于分散体的总重量。合适的有机溶剂的非限定例子是丙二醇单丁醚、乙二醇单己醚、乙二醇单丁醚、正丁醇、苄醇和矿物油精。用于本发明的聚合物封装的赋予颜色的颗粒可以包含例如选自丙烯酸类聚合物、聚氨酯聚合物、聚酯聚合物、聚醚聚合物、硅-基聚合物、其共聚物及其混合物的聚合物。这些聚合物可以通过本发明所属领域技术人员已知的任何合适的方法制备。合适的聚合物包括披露于以下专利申请中的那些美国专利申请No. 10/876,031,
-W076]，其引用部分在此引入作为参考，和美国专利申请公开No. 2005/0287348A1, W042]-
，其引用部分在此引入作为参考。在某些实施方案中，该含水分散体包含被脆性聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒。本文中使用的术语“脆性聚合物”是指在环境条件下容易粉碎的聚合物。即是说，当从分散体中除去液体材料时，所得的固体材料不会凝聚并且容易破碎成小的断片或片，例如将作为合适的干燥进料进入挤出机制得粉末涂料组合物。另一方面，当从分散体中除去液体材料时，成膜聚合物将至少在基材的水平表面上形成自支承的连续薄膜。本文中使用的术语“环境条件”是指周围的条件，其通常约为1大气压、50%相对湿度和25°C。在某些实施方案中，脆性聚合物包含(i)可聚合的聚酯聚氨酯和(ii)烯属不饱和
单体的反应产物。本文中使用的术语“可聚合的聚酯聚氨酯”是指这样的聚合物其包括多
个酯单元，
权利要求
1.分配热固性粉末涂料组合物的方法，包括从多个容器的至少一个中将受控数量的多种热固性粉末涂料组合物中的至少一种定量供给共用容器，其中该多种热固性粉末涂料组合物中的至少一种包括(a)着色剂；(b)粒状成膜树脂；和(c)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。
2.权利要求1的方法，其中该定量供给步骤包括 从容器中取出期望数量的热固性粉末涂料组合物；和将期望数量的热固性粉末涂料组合物分配到共用容器中。
3.权利要求2的方法，其中该定量供给步骤进一步包括测量分配到共用容器内的热固性粉末涂料组合物的第一数量； 将第一分配数量与期望数量比较，以计算第一分配数量与期望数量之间的差值； 采用该第一分配数量与期望数量之间的差值来计算将要分配的热固性粉末涂料组合物的第二数量；和将第二数量的热固性粉末涂料组合物分配到共用容器以提供期望数量。
4.权利要求1的方法，其进一步包括从至少一个添加剂容器中将受控数量的至少一种添加剂定量供给共用容器。
5.权利要求1的方法，其中多个容器中的每一个具有一种布置在其中的热固性粉末涂料组合物。
6.权利要求1的方法，其中该多种热固性粉末涂料组合物包括相同的粒状成膜树脂。
7.权利要求1的方法，其中该着色剂包括聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒。
8.权利要求7的方法，其中该纳米颗粒包括有机纳米颗粒。
9.权利要求7的方法，其中该聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒包括脆性聚合物。
10.权利要求1的方法，其中该多种热固性粉末涂料组合物中的每一种具有不同色调。
11.权利要求1的方法，其中该多种热固性粉末涂料组合物中的至少两种具有不同色调，使得在组合以形成混合物时，该混合物在直接施用到至少一部分基材上并固化时产生具有不同于单独每一种热固性粉末涂料组合物的色调的均勻色调的装饰性和耐久性涂层。
12.涂布基材的方法，包括(a)依据权利要求1的方法分配热固性粉末涂料组合物；和(b)将该热固性粉末涂料组合物从共用容器施用到基材上。
13.权利要求12的方法，其中将多于一种的热固性粉末涂料组合物定量供给该共用容器。
14.权利要求12的方法，其中在施用到基材上之前将热固性粉末涂料组合物在共用容器中混合。
15.分配多种热固性粉末涂料组合物的方法，包括将受控数量的具有第一色调的第一热固性粉末涂料组合物从第一容器以及具有不同于第一粉末涂料组合物的色调的第二色调的第二粉末涂料组合物从第二容器定量供给共用容器以形成混合物，其中该第一粉末涂料组合物和第二粉末涂料组合物各自包括(a)着色剂；(b)粒状成膜树脂；和(c)用于该成膜树脂的固化剂，其中第一热固性粉末涂料组合物和第二热固性粉末涂料组合物的每一种在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层，和其中将该混合物施用到基材上并固化时，该混合物提供具有不同于第一粉末涂料组合物的色调和第二粉末涂料组合物的色调的均勻色调的最终装饰性和耐久性涂层。
16.权利要求15的方法，其中该定量供给步骤包括从第一容器中取出期望数量的第一热固性粉末涂料组合物； 将期望数量的第一热固性粉末涂料组合物分配到共用容器中； 从第二容器中取出期望数量的第二热固性粉末涂料组合物；和将期望数量的第二热固性粉末涂料组合物分配到共用容器中。
17.权利要求16的方法，其中该定量供给步骤包括测量分配到共用容器内的第一热固性粉末涂料组合物的第一数量； 将第一分配数量与期望数量比较，以计算第一分配数量与期望数量之间的差值； 采用该第一分配数量与期望数量之间的差值来计算将要分配的第一热固性粉末涂料组合物的第二数量；和将第二数量的第一热固性粉末涂料组合物分配到共用容器以提供期望数量； 测量分配到共用容器内的第二热固性粉末涂料组合物的第一数量； 将第一分配数量与期望数量比较，以计算第一分配数量与期望数量之间的差值； 采用该第一分配数量与期望数量之间的差值来计算将要分配的第二数量的第二热固性粉末涂料组合物；和将第二数量的第二热固性粉末涂料组合物分配到共用容器以提供期望数量。
18.权利要求15的方法，其中该着色剂包括聚合物封装的赋予颜色的纳米颗粒。
19.权利要求18的方法，其中该纳米颗粒包括有机纳米颗粒。
20.用于分配多种热固性粉末涂料组合物的体系，该体系包括(a)多个容器，其中具有至少一种热固性粉末涂料组合物；和(b)用于将受控数量的至少一种热固性粉末涂料组合物从至少一个容器定量供给共用容器的工具，其中该热固性粉末涂料组合物包括⑴着色剂；( )粒状成膜树脂；和(iii)用于该成膜树脂的固化剂，和其中每一种热固性粉末涂料组合物在沉积到基材上并固化时提供最终的装饰性和耐久性涂层。
全文摘要
公开了分配包含着色剂、粒状成膜树脂、和用于该粒状成膜树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物的方法，采用依据这种方法分配的粉末涂料组合物涂布基材的方法，和用于分配这种粉末组合物的体系。
文档编号C09D5/03GK102272241SQ200980153711
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月24日 优先权日2008年12月1日
发明者C·H·曼罗, C·R·杰克逊, D·L·费勒, D·R·克里明斯, J·M·费伦克兹, S·斯滕伯格尔, W·D·珀克 申请人:Ppg工业俄亥俄公司