改进涂覆的或装饰的陶瓷基材的耐久性的方法和组合物技术

公开了用包括至少一种可固化有机基料和至少一种着色剂的着色组合物和基本上透明的涂料组合物涂覆陶瓷基材的方法。首先施涂的涂层进一步包括许多间隔物颗粒。

Methods and compositions for improving durability of coated or decorative ceramic substrates

A method of coating ceramic substrates with a coloring composition including at least one curable organic base and at least one colorant and substantially transparent coating composition is disclosed. First, the coated coating further includes a plurality of spacer particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及尤其适合于涂覆陶瓷基材的涂料组合物和方法。
技术介绍
饮食工业所使用的玻璃和其它陶瓷容器常常涂覆有保护涂层和/或装饰有信息如容器的内容或装饰有奇特的标记或其它标志以鉴别该产物和/或它的来源。在许多国家中，饮料如啤酒和汽水在可回收的玻璃瓶中销售。饮料经消费之后，玻璃瓶返回到饮料灌装机。然后它们被清洗、灭菌、再灌装、再次贴标签并再次销售。贴花和纸标签已经用于装饰可回收的饮料瓶。两种类型的标签具有许多缺点。例如，纸标签和贴花都是昂贵的、肮脏的、并且在接触到水或其它物质之后可能容易地脱落。另外，在贴花中使用的许多粘合剂当经历瓶的清洗工序时会变粘，并可能对机器、排水管等引起损害。为了避免与贴花和纸标签相关的问题，更永久的装饰已经施加于可回收的容器的玻璃表面上。这些更永久的装饰以含有玻璃状材料(称作“玻璃料”)的精细研磨颗粒和载体(典型地为挥发性有机溶剂或蜡(“VOC”))的糊料形式施加。在通过热熔丝网印刷或其它涂覆技术将糊料施加于玻璃表面上之后，该玻璃在高温(例如650℃)下焙烧以便挥发和/或热分解和驱除该载体，熔融该玻璃料，并将玻璃料粘结于玻璃表面上。在热熔丝网印刷中，玻璃料或其它印刷材料以所需图案施加于已加热的丝网上。玻璃料发生熔化或软化，然后经由刮板强制穿过丝网，并转印到基材上用于焙烧。对此高温不敏感的颜料包括在糊料中以便为组合物提供颜色。这些颜料典型地含有某些重金属，如用于产生红色的镉，产生白色的铅，和产生黄色的铬。与这一类型的装饰方法有关的VOC和重金属是环境危害物。高温焙烧步骤需要相当大的能量消耗并且有对工人造成伤害的风险。避免在涂覆和/或装饰陶瓷容器中使用有机溶剂和重金属以及减少能量消耗的努力涉及到可固化有机基料体系的使用。常规的有机颜料分散在可固化的基料体系中，该体系在任何固化剂为非活性的那些工艺和温度条件下操作的丝网印刷工艺中被施加于陶瓷表面上。对于热固化的有机基料，装饰的容器在烘箱中加热到活化该固化剂以固化该基料而不使颜料降解的温度；这将基料与颜料固定于容器上。然而，如果希望施涂第二层，则后续的丝网施涂常常从容器上剥离以前施涂的着色层，或这一着色层会受到损坏，导致有瑕疵的产品。如果在第二层的施涂之前将第一层固化或部分地固化，则在后续一层或多层的施涂过程中的剥离和其它损害可以避免，但是对工艺速度、效率和/或能源使用有显著的损害。经由紫外线辐射固化的基料能够用于制备多种油墨(multi-ink)设计，它通过在下一涂层的施涂之前固化(或部分固化)各油墨层来避免对下面层的损坏。然而，这需要在各油墨施涂站之后安装UV固化站，增加了设备的成本和复杂性。施涂于瓶上的此类涂料组合物常常经历恶劣的物理和化学环境。尤其，可回收的瓶典型地经历在碱性洗涤液中的反复洗涤周期。下面的陶瓷基材容易被此类碱性洗涂液分解；下面的基材的削弱可能引起在其上面的涂料组合物从基材上脱落。这一问题对于作为具有精细细节如小字体的书写材料的装饰来施涂的涂料组合物而言会加剧。细线有时被反复的碱洗所损坏或除去，即便大的面积没有显示显著的效果。在制造玻璃容器中，“热端涂料(hot end coating)”常常被施涂于新形成的容器上，导致在容器外部上形成氧化锡薄膜。已经发现氧化锡涂层的存在对于有机装饰承受反复碱洗的能力有积极影响。然而，氧化锡膜没有得到所需水平的耐久性。因此，仍然需要涂覆陶瓷容器的组合物和方法，它们提供优异的装饰效果，具有成本竞争优势，将能量消耗减至最低和/或耐恶劣环境。专利技术概述本专利技术涉及涂覆陶瓷基材的方法，包括在基材的至少一部分上涂覆包括至少一种可固化有机基料和至少一种着色剂的至少一种着色涂料组合物；在基材的至少一部分上施涂包括可固化有机基料的基本上透明的涂料组合物；和基本上同时固化在着色涂料组合物和基本上透明的涂料组合物中的基料；其中着色涂料或基本上透明的涂料能够首先施涂，和其中首先施涂的涂料进一步包括许多颗粒。根据这些方法施涂的基材也在本专利技术范围内。专利技术详述本专利技术总体上涉及涂覆陶瓷基材的方法。“陶瓷”总体上指特征为脆性、耐热的和/或由一种或多种非金属矿物形成的大量基材，包括但不限于，陶瓷(pottery)、陶器(earthware)、粘土、白色陶瓷、耐火材料、瓷器、玻璃陶瓷和玻璃。陶瓷基材能够是上釉或未上釉的，并且能够是任何形状、尺寸或构造。本专利技术的着色涂料组合物包括至少一种可固化有机基料和至少一种着色剂。在这里使用的“着色剂”和类似术语指为组合物赋予颜色和/或其它不透明性和/或其它视觉效果的任何物质，如染料、颜料、色浆等等。着色剂可以包括，例如，细分散的固体粉末，在使用条件下是不溶的但是是可润湿的。赋予颜色的颜料是本领域技术人员已知的，且特定例子的列表能够在US专利No.6,214,414中找到。可以使用单种着色剂或者两种或更多种着色剂的混合物。能够使用耐高温的颜料，如在玻璃料涂层和装饰中使用的并常常含有重金属的那些，但因为高温在本专利技术中不是必要的，所以能够使用不具有耐高温性的颜料。因此，常常有毒的含有重金属的颜料能够得以避免但不牺牲根据本专利技术的外观。本专利技术的一个非限制性实施方案具体地排除了包括铬、镉、铅或钴在内的重金属。当使用时，着色剂可以占组合物的1-65重量％，如3-40重量％或5-35重量％，其中重量％以组合物总重量为基础计。在涂料(paint)工业中典型使用的任何颜料或染料都能够使用，如二氧化钛、炭黑、DPPBO红、酞菁绿或酞菁蓝、氧化铁、钒酸铋、napthol AS、蒽醌、苝、铝和喹吖啶酮。可以在本专利技术中用作着色剂的影响组合物外观的其它物质包括特殊效果颜料和/或特殊效果组合物，它们产生一种或多种效果，如反射、珠光、金属光泽、磷光、荧光、光致变色、热致变色、和随角易色。尽管此类特殊效果颜料/组合物一般为组合物赋予颜色，但是一些特殊效果颜料/组合物没有为组合物赋予可感觉到的颜色，而为组合物提供其它可感觉到的性能，如视觉性能。基本上透明的涂料，像着色涂层一样，也包括至少一种可固化有机基料，它能够与在着色涂料组合物中的一种或多种可固化有机基料相同或不同。“基本上透明的涂料”和类似术语指很少或没有为下面的基材或涂层赋予颜色的涂料。如上所述，本专利技术涉及涂覆陶瓷基材的方法，包括将两种涂料组合物施涂于该基材，即着色涂料组合物和基本上透明的涂料组合物。涂料能够按任何顺序施涂；即，先涂覆着色涂料随后涂覆透明涂料，或先涂覆透明涂料随后涂覆着色涂料。首先施涂的涂层和任选的第二次施涂的涂层进一步包括许多“间隔物”颗粒。该颗粒能够是有机、无机或它们的结合，为球形、非球形或它们的结合。有机颗粒能够是聚合物、非聚合物或它们的结合。该颗粒能够是实心、中空、或它们的结合。合适的无机颗粒是市场上可作为惰性填料购买的并可以包括，例如，玻璃，其中包括硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃，和陶瓷。有机颗粒也是在市场上广泛可买到的。适合用于本专利技术中的有机颗粒能够包括大量的聚合物物质和它们的掺混物；这些颗粒能够在如下所述的某些实施方案中显示出所需的刚性和热软化的结合。某些有机颗粒在某些实施方案中对实现所需水平的光泽是特别有益的，这归因于它们容易软化和流动，导致光滑、光泽的表面。合适聚合物材料的例子包括聚酰胺，聚硅氧烷，聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂覆陶瓷基材的方法，包括：在基材的至少一部分上施涂包括至少一种可固化有机基料和至少一种着色剂的至少一种着色涂料组合物；在基材的至少一部分上施涂包括可固化有机基料的基本上透明的涂料组合物；和将在着色涂料组合物和基本上透 明的涂料组合物中的基料基本上同时固化；其中着色涂料组合物或基本上透明的涂料组合物能够首先施涂，和其中首先施涂的涂料组合物进一步包括许多颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ哈特，RB霍德克，LJ内姆斯曼，RH唐，YC张，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]