DE69814942T2

DE69814942T2 - Dispersion von lamellaren Pigmentteilchen

Info

Publication number: DE69814942T2
Application number: DE69814942T
Authority: DE
Inventors: Russell L. Tamaqua Ferguson
Original assignee: Silberline Manufacturing Co Inc
Current assignee: Silberline Manufacturing Co Inc
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: CA2228588C; CA2228588A1; US6306931B1; EP0860484A2; EP0860484A3; AU723437B2; KR19980071595A; BR9800204A; US6177486B1; MX9801426A; EP0860484B1; TW527404B; KR100540294B1; AU5293298A; JPH10259330A; DE69814942D1; ES2200280T3; US5773492A

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Dispersionen lamellarer Pigmentteilchen, die zur Bildung von Beschichtungszusammensetrungen nützlich sind, d. h. Metallpigment enthaltende Lacke, Glimmer enthaltende Lacke u. a. Derartige Lacke werden beispielsweise in der Kraftfahrzeug- und Kunststoffindustrie, zur Beschichtung von Dosen und Spulen und zur Herstellung metallischer Beschichtungen von Dächern oder ähnlichen baulichen Oberflächen verwendet. Die Teilchen werden im Allgemeinen in schuppenartiger Form verwendet.
Um Stabilitätsprobleme zu vermeiden und die Versandkosten zu senken, sind die lamellaren Pigmentteilchen zur Verwendung in solchen Beschichtungszusammensetrungen dem Kunden (d. h. einem Lackhersteller oder Endverbraucher) typischerweise in Form einer hoch konzentrierten Paste geliefert worden. Die Paste wird dann mit einem geeigneten Bindemittel gemischt, um die endgültige Beschichtungszusammensetzung zu bilden.
In der Praxis war es jedoch für den Lackhersteller oder den Endverbraucher schwierig, einen Lack mit der Pigmentpaste herzustellen, vor allem mit den Pigmentpasten feinerer Korngröße. Es war zeit- und relativ kostenaufwändig, sicherzustellen, dass die Paste vollständig mit dem Lackbindemittel gemischt worden ist. Außerdem hat die Schwierigkeit beim Mischen der Paste mit dem Bindemittel zur Anwendung relativ aggressiver Mischtechniken geführt, bei denen die Metallschuppen z. B. durch Verbiegen, Aufrollen oder Reißen beschädigt werden. Im Allgemeinen wird die Paste in einen Behälter gegeben, der das Lackbindemittel oder Bestandteile desselben enthält. Beim Hinzugeben der Paste wird das Gemisch mit einem Propeller oder einer Cowles-Schaufel oder dgl. gemischt. Solche Verfahren sind nicht wirksam bei der Trennung der Teilchen in der Paste und können zu den oben beschriebenen Beschädigungen der Teilchen führen und erfordern außerdem eine zusätzliche Verarbeitung wie Filtrieren, um die nicht dispergierten Teilchen zu entfernen. Dies verursacht Probleme wie Abweichungen von Charge zu Charge sowie kaum erwünschte ästhetische Eigenschaften. Außerdem wurde festgestellt, dass sich die Paste schwer aus Großbehältern wie Fässern entnehmen lässt.
Die zum Stand der Technik gehörigen Dokumente WO 94/28974; GB-A-2,156,828; US-A-5,104,922; US-A-4,081,42.3 und EP-A-0,154,679 offenbaren Zusammensetzungen, die verschiedene Mengen lamellarer Pigmentteilchen enthalten. Diese zum Stand der Technik gehörigen Dokumente richten sich jedoch nicht auf die mit der vorliegenden Erfindung angegangenen Probleme und sehen keinerlei Maßnahme zur Bereitstellung einer angemessenen Stabilität und Gleichmäßigkeit der Dispersionen vor. Die WO 94/28974 z. B. stellt ein Produkt mit einer geringen Fettsäure-Pigmentreaktion oder wenigen Zersetzungsprodukten bereit. Die GB-A-2,156,828 stellt bestimmte Additive für die Zusammensetzung bereit, um Beschichtungsfehler wie Anlaufen oder Tupfeffekte zu vermeiden. Die US-A-4,081,423 integriert Grafit in die Beschichtungszusammensetzung und die EP-A-0,154,679 stellt eine Nitrocellulose freie Base für einen Nagellack bereit.
Weiterhin offenbart die zum Stand der Technik gehörige US-A-5,104,922 eine wässrige Beschichtungszusammensetzung, die Aluminiumpigmente enthält. Dieses zum Stand der Technik gehörige Dokument lehrt weder noch schlägt es einen bestimmten Aspekt der Zusammensetzung oder des Verfahrens ihrer Handhabung gemäß der vorliegenden Erfindung vor und unternimmt auch keine Schritte zur Bereitstellung der erforderlichen Stabilität der Dispersionen, was der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist. Beispiele 1 und 2 der US-A-5,104,922 betreffen die Herstellung eines „Mahlguts", wobei die Aluminiumschuppen in der Mitte oder am Ende der Verarbeitung zugegeben werden und kein Dispersionsträger hinzugefügt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung versucht die Nachteile in Zusammenhang mit der Verwendung lamellarer Pigmentpasten für die Bildung von Beschichtungszusammensetrungen zu überwinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die lamellaren Pigmentteilchen in Form einer Dispersion bereitgestellt, die 20 bis 55 Gew.-% lamellarer Pigmentteilchen enthält, wobei die lamellare Pigmentdispersion eine Viskosität von 10.000 bis 200.000 cp bei Messung mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 7 mit 5 U/min aufweist, wie in Anspruch 1 definiert.
Die Dispersion enthält auch einen bei Raumtemperatur flüssigen Träger, der mit einem Bindemittel zur Bildung einer Beschichtungszusammensetzung kompatibel ist. Die lamellaren Pigmentteilchen sind im Träger dispergiert und können vorzugsweise unendlich lang im dispergierten Zustand in der Dispersion ohne Entmischung verbleiben, wenn diese bei Umgebungstemperaturen gelagert wird, obwohl in manchen Fällen ein geringfügiges Absetzen der Teilchen nach ungefähr zwei Wochen eintreten kann, was akzeptabel ist.
Die Dispersion der vorliegenden Erfindung lässt sich auf einfache Weise mit einem Bindemittel zu einer Beschichtungszusammensetzung mischen, wodurch die für das Formulieren der Beschichtungszusammensetzung erforderliche Zeit und Arbeit verringert werden. Da außerdem weniger aggressive Mischtechniken verwendet werden können, kann die Beschädigung der Pigmentteilchen verringert werden, wodurch die Einheitlichkeit und die ästhetischen Eigenschaften verbessert werden. Die Anforderungen an die Ausrüstung werden gelockert und zur Abstimmung der Chargen ist eine kürzere Maschinenzeit erforderlich. Die Dispersion lässt sich in einfacher Weise aus Großbehältern wie Fässer entnehmen. Außerdem lässt sich mit der Dispersion der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zur Pastenform die Lagerstabilität verbessern, insbesondere für nicht aufschwimmende Sorten, die mit ungesättigten Fettsäuren umhüllt sind. Die Lagerstabilität hängt in hohem Maße davon ab, ob die Pigmentteilchen der Luft ausgesetzt sind. Dieses Ausgesetztsein verursacht die Verdampfung des Lösungsmittels und die Oxidation des Schmiermittels, was zu einer Agglomeration der Schuppen führt. Dispersionen tragen weiter dazu bei, Luft auszuschließen, wodurch die einwandfreie Beschaffenheit des Pigments erhalten bleibt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine lamellare Teilchendispersion bereit, die sich bei Mischung mit einem geeigneten Bindemittel zur Bildung von Beschichtungszusammensetzungen eignet. Das bevorzugte lamellare Pigment ist ein Metallpigment, von dem noch bevorzugter zumindest ein Teil Aluminium ist, obwohl andere lamellare Pigmente wie Zink-, Bronze-, Eisen-, Perlglanzund Grafitschuppen verwendet werden können, falls gewünscht. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignete für relative feine Schuppen, speziell aus Aluminium, z. B. solche mit einer mittleren Teilchengröße von ca. 100 Mikron oder weniger, besonders 10 Mikron oder weniger, da solche Teilchen eine relativ große Oberfläche haben und sich schwer mit einem Lackbindemittel in Pastenform mischen lassen.
Die Pigmentteilchen können in Form aufschwimmender oder nicht aufschwimmender Sorten bereitgestellt werden, obwohl die vorliegende Erfindung mit nicht aufschwimmenden Sorten besonders vorteilhaft sein kann, deren Fettsäureumhüllungen dazu neigen, solche Teilchen anfälliger gegen Oxidation und Agglomeration in Form von "Kaltverschweißen" zu machen, wodurch sich unerwünschte Keime bilden. Sind die Pigmentteilchen in der Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung, werden die Teilchen weiter getrennt und in gewissem Umfang durch die Anwesenheit des Dispersionsträgers geschützt.
Die Menge der lamellaren Pigmentfeststoffe in der Dispersion beträgt 20 bis 55 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 50%. Geringere Mengen sind möglicherweise schwer in Suspension zu halten, während größere Mengen dazu neigen, eine Zusammensetzung zu bilden, die zu pastenartig ist.
Die Dispersion enthält außerdem einen Dispersionsträger. Der Dispersionsträger sollte mit den lamellaren Pigmentteilchen kompatibel sein. Er sollte außerdem mit dem Bindemittel der Beschichtungszusammensetzung, mit dem er verwendet werden soll, kompatibel sein. Es werden also einige Dispersionsträger zur Verwendung mit wässrigen Bindemitteln für Beschichtungszusammensetzungen ausgewählt, während andere für organische Lösungsbindemittel der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden können.
Im Allgemeinen kann der Dispersionsträger aus Weichmachern, Lösungsmitteln, Harzen und Ölen ausgewählt werden. Spezifische Beispiele für Harze sind u. a. hitzehärtende Acrylharze, thermoplastische Acrylharze, Alkydharze, Epoxyharze, Polyesterharze, Kohlenwasserstoffharze, Melaminharze, Phenolharze, Polyamidharze, Siliconharze, Styrolharze, Harnstoffharze, Urethanharze und Vinylharze. Spezifische Beispiele für Weichmacher sind u. a. Phthalate wie Dioctylphthalat, Diisodecylphthalat und Butylbenzylphthalat, Adipate wie Diisobutyladipat und Diisodecyladipat, Phosphate wie Tricresylphosphat und Trioctylphosphat, Polymer-Weichmacher wie Polyester- und Polyesteradipat-Weichmacher, Epoxy-Weichermacher wie epoxidiertes Sojabohnenöl und epoxidiertes Octyloleat, Citrate wie Triethylcitrat, Glykole wie Butylphthalylbutylglykolat und Sebacate wie Disebacat. Spezifische Beispiele für Lösungsmittel sind u. a. substituierte und unsubstituierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe z. B, mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen und Sauerstoff enthaltende Lösungsmittel wie Ketone, Alkohole, Glykolether, Ester und Nitroparaffine, die beispielsweise bis zu 20 Kohlenstoffatome enthalten. Spezifische Beispiele für Öle sind u. a. tierische, pflanzliche und synthetische Öle wie Leinsamenöl, Tungöl, Rizinusöl, Fischöl, Rapssamenöl, Oiticicaöl und Sojabohnenöl und Fettsäuren.
Der Träger kann auch mit Rheologiemitteln versehen werden. Beispiele sind u. a. Montmorilloniten, Attapulgiten, pyrogene Silicas, hydrierte Rizinusöle, Polyolefine mit hohem Molekulargewicht, Calciumsulfonate und Polyamide.
Die Viskosität der Dispersion liegt im Allgemeinen im Bereich von 10.000 bis 200.000 cP, vorzugsweise zwischen 10.000 bis 90.000 cP bei Messung mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 7 mit 5 U/min.
Die Dispersion der vorliegenden Erfindung ist stabil. Das heißt, die lamellaren Pigmentteilchen bleiben in Dispersion und entmischen sich im ruhenden Zustand nicht. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung gilt die Dispersion als ausreichend stabil, wenn sie sich nicht entmischt, so dass sich eine verdichtete Schicht aus lamellaren Pigmentteilchen am Boden und eine klare (d. h. frei von lamellaren Pigmentteilchen) Schicht des Trägers darüber bildet, wenn die Dispersion etwa ein Jahr bei Umgebungstemperatur im ruhenden Zustand bleibt.
Die lamellaren Pigmentteilchen sollten vollständig getrennt sein, wenn sich der flüssige Dispersionsträger in der Dispersion befindet. Die Dispersion wird deshalb vorzugsweise unter Verwendung eine Mischausrüstung gebildet, die auf das Gemisch eine gute Scherwirkung bei niedriger Drehzahl ausübt, wodurch die Pigmentschuppen minimal beschädigt werden. Genauer gesagt, ist die Verwendung eines Mischers wünschenswert, der den gesamten Inhalt des Gemischs unter Faltwirkung mischt. Die Schaufeln dieser Geräte können senkrecht oder waagrecht ausgerichtet sein, haben aber enge Toleranzen zum Boden und den Seitenwänden des Mischbehälters, um das Ansammeln nicht dispergierter Teilchen zu verringern. Die Ausrüstung sollte auch eine variable Drehzahl, z. B. bis zu 200 U/min, haben und bei niedrigen Drehzahlen, z. B. von 3 bis 25 U/min, betrieben werden können. Andere Typen von Mischausrüstung können verwendet werden, sind aber evtl. nicht ebenso wirksam und könnten die Pigmentteilchen beschädigen.
Doppelplanetenmischer sind besonders geeignet. Bei derartigen Vorrichtungen beträgt die Schaufeldrehzahl (d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich jede Schaufel um ihre eigene Achse dreht) ca. 5 bis 35 U/min, vorzugsweise 12 U/min. Die Umlaufgeschwindigkeit (d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich die Schaufeln um den Umfang des Mischgefäßes drehen) beträgt ca. 3 bis 25 U/min, vorzugsweise 10 U/min. Bei Mischern mit Doppelplanetenausführung beträgt die Umlaufgeschwindigkeit ca. 3 bis 25 U/min, vorzugsweise 10 U/min. Beispiele für Mischvorrichtungen, die sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignen, sind u. a. die Doppelplanetenmischer PLM-5 und PLM 150 von Premier, Reading, PA, die Mischer der Reihe 550 wie der R550/500 und der AG550/500 von Myers Engineering, Bell, CA, und die Mischer HDM-25 und HDM-200 von Ross Engineering, Savannah, GA.
Zur Herstellung der vorliegenden Dispersionen sollten vorzugsweise zuerst die lamellaren Pigmentteilchen z. B. in Form einer Paste in die Mischvorrichtung gegeben werden. Danach folgt die schrittweise Zugabe des Dispersionsträgers in die Mischvorrichtung, während bei niedriger Drehzahl, z. B. zwischen 3 und 25 U/min, gemischt wird. Vorzugsweise sollte im ersten Mischvorgang nicht mehr Dispersionsträger zugegeben werden als etwa ein Viertel des Gewichts der lamellaren Pigmentteilchen. Der Mischvorgang nach dem ersten Zugeben des Dispersionsträgers sollte so lang andauern, bis die lamellaren Pigmentteilchen vollständig benetzt sind. Sind die Teilchen nicht vollständig benetzt, können sich Nester oder Klumpen aus zusammenklebenden Schuppen bilden, die in den nachfolgenden Zugaben des Dispersionsträgers schwer zu dispergieren sind.
Es ist erforderlich, dass die lamellaren Pigmentteilchen im Wesentlichen vollständig dispergiert und in der Dispersion getrennt sind. Dies kann auf mehrere verschiedene Arten überprüft werden. Bei einem Verfahren werden 10 g einer Dispersion von Feststoffteilchen sanft mit 150 g eines kompatiblen Lösungsmittels gemischt. Der so erhaltene Schlamm wird dann auf ein Sieb der Maschenweite 325 gebracht. Wenn auf dem Sieb keine erkennbaren Klümpchen zu sehen sind, kann die Trennung als vollständig gelten. Bei einem anderen Verfahren wird die Dispersion mit einem geeigneten Lösungs- oder Bindemittel auf einen Feststoffanteil von 10% reduziert. Ein drahtumwickelter Stab oder Bird-Applikator dient zum Auftragen des resultierenden Lacks auf eine Morest-Tabelle oder eine Glasfläche. Sind in dem Auftrag keine Klumpen oder Keime zu sehen, kann die Trennung als vollständig gelten. Bei einem dritten Verfahren kann der im zweiten Verfahren erhaltene Lack mit einem Hegman-Grindometer zur Bestimmung der Dispersionsqualität geprüft werden. Obwohl die Ergebnisse für eine akzeptable Dispersion je nach Lacktyp und Größe der Metallpigmentteilchen schwanken können, ist ein Hegman-Wert von 7 oder darunter typisch für ein akzeptables Ergebnis der meisten Beschichtungen.
Die Dispersion der vorliegenden Erfindung kann in Dosen oder Fässern abgefüllt an den Endverbraucher zur Bildung einer Beschichtungszusammensetzung geliefert werden. Die Dispersion kann mit derzeit verwendeter Ausrüstung zur Verarbeitung von Pigmentpasten verwendet werden und wird in der Tat in den meisten Fällen leichter zu verwenden sein.
Die Dispersion der vorliegenden Erfindung kann "angesetzt", d. h. zu einer Beschichtungszusammensetzung gemacht werden, indem sie mit zusätzlichen Bestandteilen für Beschichtungszusammensetrungen z. B. Bindemittel oder Harz, Lösungsmittel usw. gemischt wird. Bei kleinen Mengen kann dies manuell unter Verwendung eines Spatels oder eines ähnlichen Rührgeräts erfolgen. Im großen Maßstab kann dazu ein Mischer des Propellertyps verwendet werden. In einem solchen Fall können relativ niedrige Drehzahlen wie z. B. 100 bis 400 U/min verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird in den nachstehenden nicht einschränkenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
In einen Premier-Doppelplanetenmischer mit senkrechten Schaufeln und einem 3 Gallonen- (11 l) Mischbehälter werden 2000 g Super Fine "P" Aluminiumpaste (mittlere Teilchengröße 7 Mikron) der Silberline Manufacturing Co., Inc., Tamaque, PA, in den Behälter gegeben. 200 g Leinsamenöl werden langsam hinzugefügt, während sich die Schaufeln mit 12 U/min bei einer Umlaufgeschwindigkeit von 10 U/min drehen. Das Gemisch aus Paste/Leinsamenöl wird 25 Minuten lang gemischt, bis es ein homogenes Aussehen hat. Eventuell an den Behälterwänden oder Schaufeln anhaftende Paste wird während des Mischens abstreift und gelangt in die gemischte Masse. Nach Beendigung des Mischens werden nochmals 300 und 380 g Leinsamenöl gemäß den gleichen Mischparametern zugegeben. Die resultierende Dispersion hat einen Metallfeststoffanteil von 50 Gew.-% und eine Viskosität über 15.000 cP. Die Metallpigmentteilchen sind vollständig getrennt und die Dispersion ist stabil.
Beispiel 2
Unter Verwendung derselben Ausrüstung wie bei Beispiel 1 werden 2000 g Super Fine "N" Aluminiumpaste der Silberline Manufacturing Co., Inc., (mittlere Teilchengröße 5,5 Mikron) in den Behälter gegeben. 300 g "Cymel 303" (Melaminharz von Cytel Industries, West Patterson, NJ) werden hinzugefügt, während sich die Schaufeln mit 12 U/min bei einer Umlaufgeschwindigkeit von 10 U/min drehen. Das Gemisch wird 25 Minuten lang gemischt, bis es ein homogenes Aussehen hat. Eine zweite und dritte Zugabe von jeweils 600 g Cymel 303-Harz erfolgen mit jeweils einer weiteren Mischzeit von 20 Minuten. Danach folgt eine vierte Zugabe von 500 g Cymel 303 zusammen mit 600 g Xylol und 300 g Butanol und 15-minütigem Mischen. Die resultierende Dispersion hat einen Metallfeststoffanteil von 26,5 Gew.-% und eine Viskosität über 2000 cp. Die Metallpigmentteilchen sind vollständig getrennt und die Dispersion ist stabil.
Beispiel 3
Die Dispersion von Beispiel 1 kann zur Bildung einer Lackzusammensetzung mit Kumaronindenharz, Lösungsbenzin und Kobaltsikkativ wie folgt verwendet werden.

A. In einen erwärmten 20 1-Mischbehälter werden 3500 g Leinsamenöl und 5000 g Kumaronindenharz (CUMAR R-12 von der Neville Chemical Company, Pittsburgh, PA) gegeben. Das Harz und das Leinsamenöl werden unter Rühren erwärmt, um das Kumaroninden zu lösen. Nach dem Abkühlen werden unter ständigem Rühren mit einem Lightning-Mischer bei 150 bis 200 U/min 3000 g Varsol 1 (Lösungsbenzin von Exxon) zugegeben und 960 g der Dispersion von Beispiel 1 langsam bei anhaltendem Rühren zugefügt. Mischen erfolgt 15 bis 20 Minuten lang, um die vollständige Homogenität sicherzustellen. Zu dieser Mischung werden unter Rühren 4150 g Varsol 1, 750 g Aromatic 100 (ein hoch aromatisches Lösungsmittel des Naphthatyps von Exxon) und 80 g 6%-iges Kobalt (6%-iges Kobaltnaphthenatsikkativ von der Troy Corporation, East Hanover, NJ) hinzugefügt. Der endgültige Lack wird 15 bis 50 Minuten gemischt, um Homogenität sicherzustellen. Der Lack hat einen nicht flüchtigen Anteil von 53 Gew.-%, einen Aluminiumanteil von 2,75 Gew.-% und einen Pigment/Bindemittelanteil von 5,45 Gew.-%. Die Aluminiumschuppen bleiben durch den Formulierungsprozess im Wesentlichen unbeschädigt.
B. In einen erwärmten 20 1-Mischbehälter werden 2380 g Leinsamenöl und 2080 g Nevchem (Kohlenwasserstoffharz von der Neville Chemical Company, Pittsburgh, PA) gegeben. Das Kohlenwasserstoffharz und das Leinsamenöl werden unter Rühren erwärmt, um das Harz zu lösen. Die Mischung kann sich dann abkühlen und 3500 g Varsol 1 werden unter Rühren zugegeben. Mischen erfolgt 10 Minuten lang, dann werden langsam 2880 g der Aluminiumdispersion von Beispiel 1 zugegeben. Nach dem weiteren 15-minütigem Mischen, um die Homogenität sicherzustellen, werden unter Rühren 3280 g Varsol 1 und 490 g 6%-iges Kobalt hinzugefügt. Der endgültige Lack wird 15 bis 50 Minuten gemischt, um Homogenität sicherzustellen. Das Mischen wird weitere 15 bis 20 fortgesetzt, um die Homogenität sicherzustellen und die Aluminiumschuppen bleiben durch den Formulierungsprozess im Wesentlichen unbeschädigt.

Für jeden Lack werden Messungen mit dem Hegman-Grindometer vorgenommen, um sicherzustellen, dass die Aluminiumschuppen vollständig dispergiert und gemischt worden sind. Ein Wert von 6 bis 7 ist akzeptabel und die Lacke können dann für eventuell erforderliche Endkontrollen oder zur Bewertung aufgespritzt werden.
Beispiel 4
Die Dispersion von Beispiel 2 kann wie folgt zu einer Lackzusammensetzung formuliert werden. 78,3 kg Chempol 11-2339 (Polyesterharz mit hohem Feststoffanteil von Cook Composites and Polymers, Port Washington, WI), 12,7 kg Methylamylketon und 12,7 kg Cymel 303 werden miteinander gemischt. Zur obigen Mischung werden unter ständigem Rühren 51,4 kg der Dispersion von Beispiel 2, 6,8 kg Xylol, 4,5 kg Methylamylketon und 3,6 kg Butanol hinzugefügt. 1,9 kg Nacure 1051 (Katalysator für das Chemol-Harz von King Industries, Norwalk, CT und 7,3 kg Butanol werden vorgemischt und zur Mischung hinzugefügt. Danach werden 0,4 kg BYK 306 (ein Verlauf- und Egalisierungsmittel von BYK-Chemie USA, Wallingford, CT zugegeben und 20 Minuten lang gemischt, um Homogenität sicherzustellen. Der resultierende Lack hat einen nicht flüchtigen Anteil von 70,28 Gew.-%, einen Aluminiumanteil von 5,80 Gew.-% und einen Pigment/Bindemittelanteil von 12,00 Gew.-%.
Der Lack wird dann mit dem Hegman-Grindometer gemessen, um sicherzustellen, dass die Aluminiumschuppen vollständig dispergiert und gemischt worden sind. Ein Wert von 6 bis 7 ist akzeptabel und der Lack kann dann für eventuell erforderliche Endkontrollen oder zur Bewertung aufgespritzt werden.
Vergleichsbeispiel 1
880 g Harz und Lösungsmittel werden in einen Standard-3-Gallonen-(11 l)-Mischbehälter gegeben, der mit einem "Lightning Mixer" (an einer Welle angebauter Motor mit Propeller-Mischschaufel) ausgerüstet ist. Bei einer Drehzahl des Mischers von 600 U/min werden langsam 2000 g Super Fine "P" Aluminiumpaste hinzugegeben. Der Schlamm wird zwei Stunden lang gemischt und anschließend weiteres Lösungsmittel oder Harz hinzugefügt, um den Lack fertigzustellen. In der Lackprobe befanden sich Keime und nicht dispergierte Aluminiumpastenklümpchen, die herausgefiltert werden mussten.

Claims

Lamellare Pigmentdispersion zur Ausbildung lamellarer pigmenthaltiger Beschichtungszusammensetzungen, die Folgendes umfasst: 20–55 Gew.% lamellarer Pigmentteilchen, insbesondere lamellare Metallpigmentteilchen, und einen Dispersionsträger für die lamellaren Pigmentteilchen, der Dispersionsträger ist bei Raumtemperatur flüssig und mit einem Bindemittel zur Ausbildung einer Beschichtungszusammensetzung kompatibel; die lamellaren Pigmentteilchen sind innerhalb des Dispersionsträgers im Wesentlichen vollständig dispergiert und voneinander getrennt, wodurch eine verbesserte Lagerungsstabilität und eine leichte Vermischbarkeit mit dem Bindemittel zur Ausbildung der Beschichtungszusammensetzung erreicht wird, wodurch die Zeit und der Aufwand, der zur Formulierung der Beschichtungszusammensetzung erforderlich ist, weiter verringert wird; die lamellare Pigmentdispersion weist eine Viskosität von 10–200 Pa·s (10.000-200.000 cp) auf, gemessen mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 7 bei 5 U/min, insbesondere nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der Verfahrensansprüche 19 bis 22.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 1, worin mindestens ein Teil der lamellaren Pigmentteilchen aus Aluminium ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 1, worin mindestens ein Teil der lamellaren Pigmentteilchen aus Bronze ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 1, worin mindestens ein Teil der lamellaren Pigmentteilchen aus Zink ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 1, worin mindestens ein Teil der lamellaren Pigmentteilchen aus Graphit ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 1, worin mindestens ein Teil der lamellaren Pigmentteilchen Perlglanz ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Dispersionsträger mit einem wässrigen Bindemittel für eine Beschichtungszusammensetzung kompatibel ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Dispersionsträger mit einem organischen Lösungsmittelbindemittel für eine Beschichtungszusammensetzung kompatibel ist.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Dispersion eine Viskosität von 10–90 Pa·s (10.000–90.000 cp) aufweist, gemessen mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 7 bei 5 U/min.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der Dispersionsträger mindestens einer ist, ausgewählt aus Weichmachern, Lösungsmitteln, Harzen, Ölen und Rheoligiesmittelm.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 10, worin der Dispersionsträger mindestens einer ist, ausgewählt aus warmhärtenden Acrylharzen, thermoplastischen Acrylharzen, Alkylharzen, Epoxyharzen, Polyesterharzen, Kohlenwasserstoffharzen, Melaminharzen, Phenolharzen, Polyamidharzen, Siliconharzen, Styrolharzen, Harnstoffharzen, Urethanharzen und Vinylharzen.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 10, worin der Dispersionsträger mindestens ein Weichmacher ist, ausgewählt aus Phthalaten, Adipaten, Phosphaten, polymeren Weichmachern, Epoxyweichmachern, Citraten, Glykolen und Sebacaten.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 10, worin der Dispersionsträger mindestens ein Lösungsmittel ist, ausgewählt aus substituierten und unsubstituierten aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketanen, Alkoholen, Glykolethern, Estern und Nitroparaffinen.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 10, worin der Dispersionsträger mindestens ein Öl ist, ausgewählt aus tierischen und pflanzlichen Ölen und Fettsäuren.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß Anspruch 10, worin der Dispersionsträger ein Rheoligiesmittelm umfasst, ausgewählt aus Montmorilloniten, Attapulgiten, pyrogenen Silicas, hydrierten Rhizinusölen, hochmolekulargewichtigen Polyolefinen, Calciumsulfonaten und Polyamiden.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die mittlere Teilchengröße der lamellaren Pigmentteilchen 100 Mikron oder weniger beträgt.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, worin die mittlere Teilchengröße der lamellaren Pigmentteilchen 10 Mikron oder weniger beträgt.
Lamellare Pigmentdispersion gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, worin die lamellaren Pigmentteilchen in einem im Wesentlichen agglomerationsfreien Zustand vorliegen.
Verfahren zur Ausbildung einer lamellaren Pigmentdispersion, die zur Ausbildung einer Beschichtungszusammensetzung geeignet ist, das Folgendes umfasst: Zugabe lamellaren Pigmentteilchen in eine Mischvorrichtung; Zugabe eines Dispersionsträgers in die Mischvorrichtung, der Dispersionsträger ist kompatibel mit einem Bindemittel für eine Beschichtungszusammensetzung; Vermischen der Pigmentteilchen mit dem Dispersionsträger, so dass die Pigmentteilchen vollständig mit dem Dispersionsträger benetzt werden; und Zugabe und Vermischen von weiterem Dispersionsträger zur Ausbildung einer Dispersion, die 20–55 Gew.% der lamellaren Pigmentteilchen enthält, die lamellaren Pigmentteilchen und der Dispersionsträger sind vorzugsweise wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 definiert.
Verfahren gemäß Anspruch 19, worin nicht mehr als etwa ein Viertel der Gesamtmenge des Dispersionsträgers, der in der Dispersion verwendet wird, bei der ersten Zugabe in die Mischvorrichtung zugegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 20, worin die Mischvorrichtung eine Vorrichtung ist, die durch eine Faltwirkung vermischt.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin die Mischvorrichtung eine variable Geschwindigkeit von bis zu 200 U/min ermöglicht, und der erste Mischschritt wird bei nicht mehr als 25 U/min durchgeführt.
Verfahren zur Herstellung einer finalen Beschichtungszusammensetzung durch Vermischen der Dispersion wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 definiert, mit einem geeigneten Bindemittel zur Ausbildung einer Beschichtungszusammensetzung, die Dispersion ist vorzugsweise erhältlich nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 22.