在粉末涂料组合物中制备和使用新型复合颗粒的多种方法技术

本发明专利技术公开了一种由含两种或更多种颗粒组分的成分制成复合颗粒的方法。所得的颗粒适用于加入粉末涂料组合物中。该方法还可以应用于其它领域，其包括但不限于食品、药品和化妆品工业。对流化的颗粒进行强烈的但相对短暂的加热。这使得的结合颗粒熔融组装成熔合的复合颗粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
在粉末涂料组合物中制备和使用新型复合颗粒的多种方法专利
本专利技术涉及粉末涂料组合物。更具体地，本专利技术涉及加入由多种不同颗粒组分构成的复合粉末的粉末涂料组合物。专利技术背景粉末涂料组合物通常加入了一种或多种成膜组分以及非必要的一种或多种可以改进该组合物的制备性、用途和/或性能的附加组分。这些附加组分的实例包括着色剂、填料、润滑添加剂、UV稳定剂、抗氧剂、流化剂、流动调节剂、表面张力改进试剂、脱气剂、柔软剂、聚结剂、结构改进剂、抗静电剂、光泽改进剂、上光剂(例如金属片)、杀真菌剂、杀细菌剂、增强剂、增韧剂、生物制剂以及它们的组合等。制备粉末涂料组合物的常规方法涉及例如在挤出机中密切混合所述组分，然后粉碎挤出物(例如研磨或微粉化)以得到具有所需粒度的粉末。这种方法涉及密切混合所有组分，并且所得颗粒的组成通常是均匀的。在专利文献中描述的其它几种路线被认为可以由熔体混合过程如挤出过程复制所述结果。制备均匀颗粒并不总是希望的。如果某些添加剂的含量太高，那么所得粉末的表面流动性能会下降。对于某些组分，从制备的角度来说密切混合可能是不可行的。例如，某些配方可能会易于离析，从而导致性能不一致。在挤出过程中常用的温度和操作条件下相互反应的组分会存在过早反应的倾向。某些组分易于受到损坏，因此不能象所希望的那样与挤出过程相容。例如金属片会在挤出和/或研磨过程中受到严重挤压，从而导致金属片失去其光泽。-->工业上已经注意到这些缺点。因此，已经在一些不适于使用单一颗粒的情况中使用不同颗粒的混合物。参见例如US 4,260,066、EP 0 250 183A、EP 0 372 958A和EP 0 389 080A。不幸的是，仅仅混合颗粒具有重大缺点。由于在储存、运输和/或使用过程中可能出现的离析作用，因此简单的干燥混合物会发生组成变化。当再生时干燥混合物也会发生组成变化。再生性能是重要的，因此施用粉末涂料如果可能的话也是难得将100％的物料转移至基体上。一般的效率为60％～70％(尽管这严重依赖于施用工艺和所用的基体)。为了避免损失大部分的粉末，物料可以再生是关键所在。为了确保再生物料与原始物料的性能相同，所述物料的组成随着时间的推移必须是稳定的。为了避免仅仅混合不同颗粒所造成的缺点，工业上已经尝试制备不同颗粒的熔融聚集体。关于颜色混合，专利申请公开GB 2226824A描述了一种复合颗粒的粉末涂料组合物，其中将不同颜色的颗粒粘结在一起形成具有类似树莓结构的复合群。另外在粉末涂料文献中公开了这种形成颗粒聚集体的“树莓”法，其在一定程度上结合了金属添加剂。US 5,856,378、5,470,893和5,319,001描述了类似的方法。然而，在这些专利中所公开的制备所述聚集体的方法在商业上似乎不可行。使用该方法难以避免设备污染和控制粒度。因此，尽管提出了由不同颗粒组分制造复合颗粒的想法，但是以商业上广泛接受的方式实施该想法的可行而有效的途径仍旧困扰着工业界。因此，仍然强烈需要某种技术手段用于解决当所有或部分组分不易于共同加工时如何有效地将组分加入组成稳定的粉末涂料组合物。另外强烈地需要可用于在温度敏感的基体上形成涂层的粉末涂料组合物，所述基体例如是塑料、木材、加工板(如颗粒板、中密度纤维板、灰纸板、胶合板、纸板等)以及它们的组合等。将粉末涂料施用于温度敏感的基体(例如上文所述的基体)上需要粉末性能发生根本变化。热固性材料通常经历由加热、辐照和/或其它方式引发的化学固化反应。在所述固化条件下通常可以使成膜组分熔融以有助于形成均匀的涂层。由于这些基体-->中的多数是对热敏感的，因此相对于施用在更耐热的基体如金属上的常规涂料来说，理想的制品可以在较低的温度下熔融并固化。这需要使用催化剂、引发剂、固化剂和/或在常规的粉末制备过程中(在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中的熔融混合)可发生反应的反应物，从而会导致不良的流动性能、形成凝胶性能以及不一致的涂料性能。简而言之，低温固化剂和低温固化体系是已知的，但是它们难以混入粉末涂料组合物中，这是因为所述物料在制备粉末时通常遇到的温度条件下易于过早反应。因此，研究和开发商业上可行的可以在低温下熔融和固化的粉末涂料组合物一直是非常具有挑战性的。已经取得了一些重大进展，但是仍然存在相当大的进一步提高的空间。这可以通过下述事实说明：只有少量低温粉末涂料组合物会在商业上受限地与对涂覆温度敏感的基体结合使用。由于传统的粉末加工技术在配方灵活性和工艺条件方面是有限的，因此阻碍了研究和开发。已经提出一种所谓的快速固化粉末涂料体系作为涂覆基体的一种方法。对于易于在较高温度下(例如300°F或更高)固化的体系和在较低温度下(例如低于300°F)使用的体系来说，快速固化体系是有价值的。通过辐照(例如电子束能量、紫外线能量等)固化的体系是快速固化体系的说明性实例，但是热诱导的快速固化体系也是已知的。然而，快速固化体系易于受到化学作用提前(例如过早固化)的影响，这不仅发生在制备过程中，而且也会出现在储存、处理或使用过程中。许多快速固化体系需要冷藏储存或具有有限的保存期。如果可以在正常的环境条件下运输和储存所述制品而不必遭受化学作用提前的危险，那么这将会是很有利的。需要寻找赋予这些体系足够的化学稳定性的方法以使得能够更广泛和更容易地使用它们。此外，为了在低温和/或快速固化条件下获得平整的涂层，使用粘度改性剂以得到所需的流动性能将是有利的。然而，多数最佳的流动改性剂在本质上是结晶的。这些结晶物质可以是反应性的或者是非反应性的。不幸的是，它们不像所希望的那样可以与其它粉末涂料组分相容和/或共同加-->工。将具有低熔融温度(即熔融温度低于成膜树脂的玻璃化转变温度Tg、加工温度和/或使用温度)的结晶物质与其它粉末涂料组分进行熔融混合常常会导致所述混合物损失剪切作用，从而导致所得制品的分散效果差。此外，在一定程度上这些物质可能是可以共同加工的，但是实际可以使用的量会受到相容性问题的限制。理想地，可以发现一种制备方法使得这些结晶原料能够以任何所需的量加入粉末涂料组合物中。具有高熔点(例如熔点高于成膜树脂的Tg、加工温度和/或使用温度的那些)的结晶原料会在低温固化粉末涂料中导致另一类问题。例如，如果结晶原料的熔融温度高于加工温度，那么它将不会在挤出机中熔融。于是挤出机必须起到研磨机的作用以在该熔体中粉碎和分配所述物料，并不总是希望出现这种情况。通常通过在挤出机中使用较长的停留时间和/或使用更强烈的螺杆设计将这种类型的原料加入粉末涂料中。由于这两种变化均会导致更高的加工温度，因此它们对于设计成在低温下流动和固化的粉末来说是不可接受的。此外，多数基础树脂将被设计成低粘度的，从而大大降低了可用于破坏大块结晶物质的剪切力。因此所得的粉末涂料不能具有受控的结晶物质尺寸，这将导致最终性能(外观和物理上)不一致。作为另一个缺点，结晶物质的加入通常会导致未固化粉末的Tg太低。液体原料具有类似的作用。对于这两种情形来说，制品的Tg低会使得该制品难以在传统的粉末工艺中进行加工，这是因为所述混合物不会在冷冻带上迅速凝固。同样，所述制品在到达切削或研磨工艺时不会回到玻璃态。即使使用低温条件来克服这些加工中的问题，但是一旦将其放置储存时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备粉末涂料组合物用颗粒的方法，其包括下述步骤：ａ．提供含有许多第一颗粒的第一颗粒组分；ｂ．提供含有许多第二颗粒的第二颗粒组分，其中许多第一颗粒和许多第二颗粒中至少一个包含具有玻璃化转变温度Ｔｇ的成膜树脂；ｃ．将 第一颗粒组分和第二颗粒组分混合以形成颗粒混合物；ｄ．将所述颗粒混合物流化；和ｅ．在可有效地提供许多复合颗粒的条件下对所述流化的颗粒混合物进行加热。

【技术特征摘要】
US 2002-7-26 10/206,4821.一种制备粉末涂料组合物用颗粒的方法，其包括下述步骤：a.提供含有许多第一颗粒的第一颗粒组分；b.提供含有许多第二颗粒的第二颗粒组分，其中许多第一颗粒和许多第二颗粒中至少一个包含具有玻璃化转变温度Tg的成膜树脂；c.将第一颗粒组分和第二颗粒组分混合以形成颗粒混合物；d.将所述颗粒混合物流化；和e.在可有效地提供许多复合颗粒的条件下对所述流化的颗粒混合物进行加热。2.由权利要求1的方法制得的复合颗粒。3.一种粉末涂料组合物，其含有权利要求2的颗粒。4.一种涂覆基体的方法，其包括：a.提供含有权利要求2的复合颗粒的粉末涂料组合物；和b.在可有效地于基体上形成涂层的条件下，将所述粉末涂料组合物涂覆到该基体上。5.根据权利要求1、2、3或4中任一项的方法、复合物或组合物，其中所述第一颗粒与所述第二颗粒的平均粒度比为1∶1～200∶1。6.根据权利要求1、2、3或4中任一项的方法、复合物或组合物，其中第一颗粒的平均粒度为3～500μm，所述第二颗粒的平均粒度为0.1～40μm，条件是第一颗粒的平均粒度比第二颗粒的平均粒度至少大1.5倍。7.根据权利要求1、2、3或4中任一项的方法、复合物或组合物，其中加热作用发生在温度为200～800°F的加热区。8.根据权利要求1、2、3...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ布拉特尔，JA赫克，LG林德奎斯特，
申请(专利权)人：威士伯资源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]