制备染色涂料受压容器的方法

专利名称：制备染色涂料受压容器的方法
技术领域：
本发明涉及一种在零售点为最终使用者制备希望颜色和光泽的受压涂 料配方的系统和方法。具体来说，本发明涉及提供一种以溶剂和中性或纯净 (clear)初始涂料配方施压的容器，从而终端使用者可以选择或匹配希望的 颜色和光泽，并且使用填充机通过弹性材料制成的隔板(septum)加入颜料 或色素分散剂，以实现所匹配或所选的最终涂料色素。可替代的是，本发明 包括提供一种配合有隔板并包含至少一种推进剂的预加压容器，从而可以通 过该隔板将完全配好的涂料混合物泵浦到该容器中，以实现受压的涂料容 器。
背景技术：
涂料和其他保护涂层领域最为重要的进步之一是引入并发展了气溶胶 涂层，最普遍地称为"喷涂涂料"。零售店具有堆满货架的这种完备涂料和 涂层配方的预填充受压容器，存在"备用，，的每一种可以想象的颜色和光泽。 这些完备、预封装的喷涂涂料容器为客户提供了一种便利的方式来购买少量 装在易于使用的喷涂容器中的涂料，便于使用。不幸的是，在终端使用者心 里存在特定颜色和想匹配现有颜色的情况下，现有技术的喷涂涂料迫使使用 者选择大多数情况下与其愿望不精确相符的涂料颜色。这是因为尚不存在便 利的方式能允许客户选择颜色并在购买点调制精确的颜色。相反，使用者翻 找海量喷涂涂料品牌，寄希望于发现至少接近期望颜色的颜色。通常，这会 导致终端使用者一家店 一 家店地搜寻这种匹配颜色。传统喷涂涂料产品的另 一项缺陷在于，不能在销售点制备最终涂料颜色这种状况会影响零售商。因 为传统喷涂涂料仅能从制造商处购买到预选和预定的颜色和光泽，零售商必须积存大量罐子以涵盖大量的颜色和光泽。这样进一步要求商店使用超量的 货架空间，因此制约了可以展示的其他产品的数量。对于上述问题的一种便利解决方案是允许零售商在销售点根据终端使 用者在销售时选择的颜色和光泽来调配最终喷涂涂料的颜色。以此方式，零 售商仅需备有和码放非常有限数量的喷涂容器，包含纯净或中性基体涂料配 方。然后终端使用者选择精确匹配其需要的最终涂料配方。通过将匹配或选 择颜色或光泽的装置与向预加压容器调配并添加必要颜料和色素分散剂的 装置相结合，从而在销售点实现希望的最终涂料配方，如下所述的本发明提 供了这种解决方案，并解决了上述问题。通过大大减少库存并为其他商品腾 出可用货架空间，本发明进一步惠及零售商。虽然发明人以前授权的美国专利No. 6,705,359和No. 6，135，165说明了 一种包含特定涂料添加剂的受压容器，其在销售点以所选颜色的最终水载涂 料成分填充，但是这些专利没有披露本发明的方法和系统。具体来说，发明 人早期的发明限制于提供受压罐，包含除最终染色涂料配方之外的全部成 分，而且，所述最终染色涂料配方限制于水载配方。除了发明人以前的发明 之外，现有技术也认识到提供受压密封容器的益处，该容器仅包含推进剂， 然后以"定制"涂料配方填充。美国专利No. 5,740,841、 No. 5,647,408;设 计No. 361,581,专利No. 4,938,260和No. 5,535,790各自说明了不同的填充 机设计，其将完备"定制"涂料配方注入受压罐。与此对照，本发明提供了 一种受压容器，包含基体或中性初始涂料配方，仅需要在销售点基于终端用 户匹配或选择的颜色和光泽，添加少量颜料和/或色素分散剂，而不是添加完 备涂料配方。这些参考文献，以及发明人的早期专利及其所引用的参考文献 都通过引用方式包含在本发明中。发明内容本发明提供一种在销售点制备涂料或其他涂层气溶胶容器的方法，包括 以下内容相结合提供一种用于调配最终涂料混合物的受压容器，该容器具 有配合了隔板的填充开口并包含初始涂料配方，所述初始涂料配方包括推进 剂以及纯净非染色基体或纯净染色基体或白色染色基体至少其中乏一；将受 压容器引入填充机；为最终涂料混合物匹配或选择最终颜色或光泽；确定实 现所匹配或所选最终颜色所需的颜料或色素分散剂的类型和数量；通过填充开口将一种或多种颜料或色素分散剂添加到受压容器中；和将喷头连接到该 容器上。本发明还提供了一种系统，允许在销售点制备易于使用的涂料气溶 胶容器，包括以下相结合用于调配最终涂料混合物的受压容器，其具有配 合了隔板的填充开口并包含初始涂料配方，所述初始涂料配方包括推进剂以 及纯净非染色基体或纯净染色基体或白色染色基体至少其中之一；与处理器通信的计算机控制的填充机；为最终涂料混合物匹配或选择最终颜色和光泽 的装置；处理器中的第一计算机算法，用来确定实现所匹配或所选择的最终 颜色所需的颜料或色素分散剂的类型和数量；处理器中的第二计算机算法， 通过填充开口自动地将一种或多种颜料或色素分散剂添加到受压容器；和喷 头以及才几盖。本发明还提供一种在销售点或实际使用地点制备涂料或其他涂层气溶 胶容器的方法，包括以下内容相结合提供用来调配最终涂料混合物的受压 容器，所述容器具有配合了隔板的填充开口并包含至少一种推进剂；提供完 全配好的涂料混合物；和将涂料混合物通过所述隔板注入所述容器。本发明呈现为各种部件和部件布置的形式。附图仅用作图示优选实施例 的目的，不应该理解为限制本发明。


图1示出了本发明系统的一种实施例的示意性表示。
具体实施方式
本发明一个关键方面是在销售点提供包含初始涂料配方的受压容器，其 至少包括涂料基体和推进剂，而在最终步骤中，在气溶胶涂料的使用者购买 前立即添加颜料和/或色素分散剂。本发明初始涂料配方的必要部分是在受压 容器提供给零售店前在其中包括推进剂。所选的特定推进剂取决于初始涂料 配方是水基涂料还是溶剂基涂料。本发明所用"溶剂基"表示涂料配方可溶 于一种或多种烃类。如果初始涂料配方是水基涂料，则一种特别优选的推进 剂是二曱醚(DME)，但是任何已知的水溶推进剂也可以起作用。DME是可 以购买到的可液化气体，在一个大气压下其沸点为-23。C,并在5个大气压 的压力下、在24。C时以约35%的体积百分比溶于水。当然任何可以买到的 DME都可以用于本发明，其中一种DME的商业供应商为Dupont⑧。尽管DME是优选推进剂，但是其它推进剂也可以单独使用或添加到DME中，例 如丙烷、二氧化碳和氧化亚氮。在初始涂料配方是溶剂基涂料的情况下，则 可接受的推进剂是丙烷，当然任何与溶剂基涂料配方相兼容的推进剂都可以 起作用。不论推进剂的化学构成如何， 一旦所述容器在容器制造商处填充并 压接，则推进剂必须能向初始涂料配方施压，用来向待涂覆基材或表面输送。 除了推进剂以外，在销售点，大部分情况是零售商店提供的受压容器包 含纯净非染色基体或者纯净染色基体或白/灰白或中性基体至少其中之一。这 种中性或纯净基体可以是乙醚、水或碳氢化合物基，但是其化学成分不是本 发明的关4建，只要其颜色是白色、中等色、深色基体(即，纯净)即可。白 色基体可以是一种二氧化钛(Ti02)水平占初始涂料配方10% (重量)的基 体。中等色基体是Ti02水平少于或等于约2% (重量)，而深色基体中不存 在TiCb。初始涂料配方还具有预定的光泽(gloss)水平，优选哑光(flat)、 半光或全光。通过添加消光泽(flatten)分散剂，可以在销售点基于终端使 用者的期望水平来调节光泽。已知的一种消光泽分散剂示例是由Elementis 制造的，名为Flat-Ayd FA-W34。最终涂料配方的光泽水平通过使用光泽计 来确定。根据所添加的消光泽分散剂量，可以将最终涂料配方调节到不同的 光泽水平等级。除了推进剂和基体以外，初始涂料配方还可以包含若干其他成分，从而 获得最终希望的涂层。所述其他成分取决于最终喷涂涂料产品是水基产品还 是烃基产品。如果初始涂料配方是水基涂料，则优选的是该容器还包含乳化 剂，可能还有稳定剂。适合用在本发明的水基系统中的乳化试剂，包括那些通过中和其上的酸 或基体点(basic sites)而使之溶于水的乳化剂，这种中和使得乳化剂可以在 分子或接近分子的尺度上M,形成单一液相。所用乳化试剂可以是聚氨酯、 丙烯酸树脂、环氧树脂、苯乙烯、丁二烯和它们的任何混合物，当然这个组 并非用来限制。实际上，其他树脂示例包括苯乙烯丙烯酸树脂、醇酸树脂、 聚酯和硅酮聚合物。水溶性乳化剂可以从若干不同供应商处购买到。可以购 买到的一种适合用于本发明的丙烯酸乳胶乳化剂是可以从S.C. Johnson Polymer获得的乳化剂，名为Johcryl 537。向乳胶系统添加特定的丙烯酸乳 化剂是为了防止几乎任何乳胶涂料的光泽损失，防止结块和防止稳定性问 题。水基配方中所用的稳定剂从以下构成的组中选择表面活化剂、增塑剂、 防泡沫剂、pH缓冲剂和它们的混合物。特别优选的是氟化表面活化剂，具 体来说是3M制造的FC-4430。需要稳定剂，以保证水载涂料配方，特别是 浓缩液的pH值不会对所述容器具有腐蚀效应。适当的pH緩冲剂包括氨水 和诸如三乙醇胺的氨类。其他适当的稳定剂包括AMP-95。如果初始涂料配 方是溶剂基配方，则可以添加另外的烃类，流体添加剂和/或树脂来实现希望 的最终涂覆效果。在制备用来向销售点输送的受压容器时，希望添加除了推进剂以外的初 始涂料配方的全部初始成分。通过最后添加推进剂，则推进剂可以为所述容 器或初始涂料配方加压。一旦制备好初始配方涂料的受压容器，则该容器将准备用来在销售阶段 展示和出售。紧接在销售之前，最后的终端使用者选择最终颜色和光泽水平 来完成最终涂料配方。使用配料表来将体积量或重量量的颜料和/或色素分散 剂通过受压容器中的填充开口添加到受压容器中，以实现希望的最终颜色。 填充开口的设计和位置不是本发明的关键，但是优选设计将填充开口置于填 充后喷头连接到该容器的地方。可替代的是，填充开口可以包括孔，其与弹 性材料制成的隔板配合。该孔和隔板布置可以置于容器上任何便利的地方， 优选置于容器的顶部或底部。使用这种布置填充该容器涉及使用与泵或注射 器类型设备关联的针状结构，其可以在通过该隔板将材料注射到容器中的时 候克服容器中的压力。这种设备在设计上类似于为篮球或足球充气的手持 泵。通常所希望的最终颜色是建立在与以前使用者购买的涂料类型或者现 有颜色相匹配的基础上的。终端使用者通过一种或多种方法选择用于本发明 的气溶胶容器的最终颜色。使用者可以手动参考色轮、涂料样品、或涂料片 来选择最终颜色，并且还会选择并要求喜好的光泽水平。对于可以选择的每 种颜色，都有相应的预定颜料和/或色素分散剂配料表，与三种可能的初始涂 料配方其中之一混合时，将得到最终希望的颜色。可替代的是，使用者希望基于他们携带到销售点的颜色样本来匹配现有 颜色。可以通过简单地比较使用者提供的已知颜色与色轮或者涂料样品，或 者通过使用光谱光度计或者其他自动系统来匹配颜色，从而实现上述目的。 通常这种自动程序涉及提供已知颜色样本供分光仪分析，从而确定精确的样本颜色并汇报给终端使用者或零售店操作员，或者直接报告给计算机控制的填充机。美国专利No. 6,400,906披露了一种涂料匹配过程和设备，其可以适 于获得用于颜料和/或色素分散剂的适当配料表，该专利通过引用全文包含在 本发明中。确定样本颜色的任何已知方法适合于本发明。 一旦确定了样本颜 色，下一步涉及选择需要添加到受压容器中的色素分散剂和/或颜料，从而实 现最终涂料配方希望的颜色。此外，可以添加消光泽分散剂来实现希望的光 泽水平。如前所述，通常采用光泽计来测量光泽水平，优选在60°角的情况 下测量。添加消光泽分散剂来改变光泽水平，达到希望的光泽度。本发明中有助于达到最终希望的颜色的颜料和色素分散剂示例包括但 不限于二氧化钛、炭黑、酞菁、钼酸盐、喹吖啶酮、氧化铁和其他已知涂料颜料基体。将要添加到受压容器中的颜料和/或色素分散剂的具体量是预定 的，并且相应于许多种最后由使用者选择的可能的最终颜色。例如，如果最 终希望的颜色选定为ASA61灰，则相应于该灰色的预定配料表为50g白色 (Ti02)、 2.5g黄色氧化物、1.95g黑色和0.26g蓝色分散剂。只要按这些颜 色的重量比率添加到该容器中，并考虑受压容器中初始涂料配方的起始颜 色，就可以实现希望的灰色。换句话说，如果所选择的初始涂料配方包含白 色基体，则必须考虑初始涂料配方中已有的Ti02来调节所添加的Ti02的量， 以使不同颜料的上述比率保持不变。在使用色轮或涂料样品来选择最终颜色 的情况下，每种可能的最终颜色将具有本领域技术人员已知的、与其关联的 颜料和/或色素分散剂配料表，如果按该配料表添加到受压容器中，将获得使 用者所选的颜色，同样也要考虑初始涂料配方的起始颜色。在使用光谱光度 计或其他自动定色仪器的情况下，这些仪器将计算和/或从电子存储器中调用 需要添加到受压容器的颜料和/或色素分散剂配料表，从而实现最终颜色。同 样，在计算颜料或色素分散剂的量之前，计算机必须知道初始涂料配方的起 始颜色。在这些情况下，本发明包括计算机控制的填充机，在确定了能达到 最终颜色的配料表之后，该仪器将提供指令，让填充机将适当量的颜料和/ 或色素分散剂注入受压容器中。在气溶胶工业中，填充机是众所周知的，包括自动和手动类型。填充机 的精确设计不是本发明的关键，但是优选设计是自动的、计算机控制的机器， 其允许使用者将受压容器插入该机器，然后输入配料表或其他指令，启动一 系列事件，从而计算机自动控制添加需要的颜料、色素分散剂、消光泽分散剂或其他需要的成分，以获得匹配终端使用者或购买者所选的颜色和光泽的 最终涂料配方。罐填充机可以是本领域已知的任何装置，诸如气压控制的气溶胶罐填充机。美国专利No. 4,938,260 (Hirz)披露了一种能适配本发明用 途的填充机，该专利通过引用包含在本发明中。同样，美国专利No. 5,328,057 和No. 6,726,065以及其中披露的参考资料说明了通常用来向基体涂料容器 和非受压罐中添加颜料的填充才几。可替代地，正如所述，填充4几可以具有相 对简单的设计，包括连接到柱塞/缸体组件的针状结构，类似于用来为足球充 气的手持泵。在容器具有隔板的情况下，这种替代填充机可以用来将颜料和 /或色素分散剂注入所述容器。 一个重要的设计标准是在添加颜料和/或色 素分散剂的过程中，填充机必须能克服罐中的现存压力。在填充开口与隔板配合的情况下，可以让容器的使用者而不是零售人员 在将涂料施加到基材的地方，如前所述使用手持泵通过隔板注入完全配方好 的涂料混合物。可以在零售商处获得完全配方好的混合物，该混合物在零售 商处可以约4-10oz的相对小量来销售，并在非受压容器中提供给终端使用 者。因为涂料混合物是完全配方好的，所以终端使用者需要的只是预填充并 以推进剂预加压的容器，当然也可以包括其他强化剂。在一种实施例中，终 端使用者可能会在一个零售点购买涂料混合物，而在另一个零售点购买预加 压的容器。然后，在使用涂料之前，使用者用手持泵设备通过配合在容器填 充开口中的隔板将涂料混合物注入容器中。图1是计算机控制的填充设备的一种可能设计的示意性图示，带有与其 关联的光语光度计或者其他定色仪器。该示了本发明的系统100的一种 可能布置，其中光谱光度计2与计算机3通信。计算机3可以具有中央处理 单元(CPU)(未示出)，其包含大量算法和计算机软件来操作填充机5。计 算机3总是具有手动输入装置，诸如键盘4或触摸屏8，以允许使用者一一 通常是零售店操作员来输入数据，例如受压容器l中初始涂料配方的类型以 及颜料配料表。可替代的是，填充机可以具有与其关联的条码扫描器(未示 出)，其可以用来确定受压容器中包含的初始涂料配方。在涂料的最后终端 使用者希望匹配现有涂料颜色的情况下，光谱光度计2或者其他自动颜色分 析设备将用来确定终端使用者提供的样本颜色。 一旦确定了该颜色，则该信 息传达给计算机3，在受压容器1中包含的初始涂料配方基础上确定颜料和/ 或色素分散剂配料表。计算机3将控制存放在罐6中的颜料和/或色素分散剂的添加，所述罐6连接到阀7，所述阀被设置成将配料表注入受压容器1。 将配料表注入受压容器的具体机构不是本发明的关键，只要正确体积或重量 比例的颜料精确输送到罐中的初始涂料配方即可。 一旦颜料和/或色素分散剂 注入初始涂料配方中，就将喷头连接到该容器。所述喷头可以是各种凹形或 凸形喷头，其设计不是本发明的关键。在某些情况下，使用者可以直接将颜料、色素分散剂、消光泽分散剂或 其他添加剂的具体体积和/或重量键入计算机。 一旦键入，则计算机将控制并 操作该机器，从而将键入的添加剂加入受压容器中。在不背离附带的权利要求的范围所公开的精神的条件下，产品强化剂， 诸如增稠剂、防蚀剂和流体改良剂也可以通过填充才几添加到初始涂料配方 中。全部各种涂料强化剂通常构成总气溶胶罐容量的约5% (重量)以下。 在销售点添加颜料、色素分散剂或其他添加剂之前，优选在制备包含初始涂 料配方的气溶胶容器的过程中添加这些强化剂。之所以采用增稠剂作为 一种 成分，是因为其显著增加配料的粘性，这样防止了涂料喷涂到倾斜或垂直表 面时，湿涂料膜发生不希望的"流动"。可以购买到很多种丙烯酸乳化增稠试剂。 一个示例是Kings PUR60。可以买到的防蚀剂示例是AMP-95,而可 以买到的流动改良剂的 一个示例是任何氟化表面活性剂。应该理解，本发明公开的实施例和示例仅用于说明目的，而且对于本领 域才支术人员暗示了许多其他实施所述方法、配方和系统的组合和物品。因此， 就以下权利要求书来说，应该做最宽泛的解释。
权利要求
1.一种制备易于使用的涂料气溶胶容器的方法，包括以下相结合a.提供一种用来调配最终涂料混合物的受压容器，该容器具有配合隔板的填充开口并包含至少一种推进剂；b.提供非受压的、完全配方好的涂料混合物；和c.通过所述隔板利用连接到手持泵设备的针状结构将所述涂料混合物注入所述容器。
2. —种在销售点制备易于使用的涂料气溶胶容器的方法，包括以下相 结合a. 提供一种用来调配最终涂料混合物的受压容器，该容器具有配合了 隔板的填充开口并包含初始涂料配方，所述初始涂料配方包括推进剂以及纯 净非染色的基体或纯净染色基体或白色染色基体至少其中之一；b. 将所述受压容器引入填充机；c. 匹配或选择用于所述最终涂料混合物的最终颜色和光泽；d. 确定实现所匹配或所选4奪的最终颜色所需的颜料或色素分散剂的类 型和数量；e. 通过所述填充开口将在步骤(d)中确定的一种或多种颜料或色素分 散剂添加到受压容器；和f. 将喷头连接到所述容器。
3. 如权利要求2所述的方法，进一步包括利用光谱光度计匹配或选择 最终颜色。
4. 如权利要求2所述的方法，进一步包括向所述容器添加消光泽分散 剂来实现所匹配或所选择的光泽。
5. —种在销售点制备易于使用的涂料气溶胶容器的方法，包括以下相一口 口 a. 提供一种用来调配最终涂料混合物的受压容器，该容器具有配合了 隔板的填充开口并包含初始涂料配方，所述初始涂料配方包括推进剂以及纯净非染色基体或纯净染色基体或白色染色基体至少其中之一；b. 将所述受压容器引入与处理器通信的计算机控制的填充机；c. 匹配或选择用于所述最终涂料混合物的最终颜色和光泽；d. 在所述处理器中执行第一计算机算法，确定实现所匹配或所选择的最终颜色所需的颜料或色素分散剂的类型和数量；e. 在所述处理器中执行第二计算机算法，通过所述填充开口将步骤(d) 中确定的一种或多种颜料或色素M剂自动添加到所述受压容器中；和f. 将喷头连接到所述容器。
6. 如权利要求5所述的方法，进一步包括，在将所述容器引入所述填 充机前，从所述容器去掉机盖和喷头。
7. 如权利要求5所述的方法，进一步包括，利用光谱光度计匹配或选 择所述最终颜色。
8. 如权利要求7所述的方法，进一步包括，使用与所述处理器通信的 光谱光度计。
全文摘要
一种受压涂料容器初始包含至少一种推进剂或一种具有中性或纯净颜色的初始涂料配方，通过将完全配方好的涂料混合物或颜料和/或色素分散剂经由配合在填充开口的隔板或经由该容器上的阀注入所述容器，从而制备所述容器。
文档编号B01F13/10GK101272957SQ200680035885
公开日2008年9月24日 申请日期2006年8月7日 优先权日2005年8月5日
发明者克里斯托弗·希特利, 威廉·G·赞恩拉托 申请人:西卡摩尔之西摩股份有限公司