填充組合物以及包含填充組合物的製品的製作方法

2023-08-09 04:57:16 1

專利名稱：填充組合物以及包含填充組合物的製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種填充組合物，更具體地，涉及一種用於整理基材的填充組合物。本 發明還涉及一種含有上述填充組合物的製品。
背景技術：
在整理基材(特別是整理木材)的過程中，通常需要在塗敷密封塗層或整理塗層 以前使用填充組合物來填充基材中的孔洞以及紋理。這樣的填充組合物一般包含顏料、稀 釋劑、粘合劑以及其它的添加劑。作為粘合劑，通常使用諸如亞麻子油、氨基甲酸酯改性油、 快幹油等等的油性樹脂。然而，使用油性樹脂作為填充組合物中的粘合劑組分通常會遇到如下問題。在使 用例如以亞麻子油作為粘合劑的填充組合物時，需要對填充層實施長達12小時的乾燥，然 後才能進行進一步的密封塗層或整理塗層塗敷。儘管採用氨基甲酸酯改性油作為粘合劑的 填充組合物會縮短乾燥時間，但乾燥仍需要數小時。乾燥時間長的缺陷嚴重製約了乾燥面 積大的製品的生產製造。另外，乾燥後的填充組合物中的油性樹脂容易受到整理塗層中溶 劑的影響，從而出現起皮和收縮問題，進而影響最終製品的品質。為了克服上述問題，美國專利No. 2，567，924提出了包含常規顏料和用於分散顏 料的載劑的填充組合物，其中，所述載劑為由油性樹脂以及與油性樹脂不相容的熱固性樹 脂(諸如酚醛樹脂)在揮發性有機溶劑中的溶液二者構成的乳液。美國專利No. 2，630，395公開了一種熱固性木材填充組合物，其包含顏料、用量不 超過顏料的吸油量的非揮發性脂肪油、不溶於所述脂肪油的熱固性樹脂和揮發性溶劑，其 中，所述熱固性樹脂為用酸固化的酚醛樹脂。採用上述酸固化的熱固性樹脂(諸如酚醛樹脂、脲醛樹脂等等)作為填充組合物 的主要粘合劑組分雖然部分解決了上述技術問題，但是會不可避免的帶來其它問題，諸如 環境問題、健康問題等等。

發明內容
本發明提供了一種填充組合物，所述組合物包含顏料；非反應性稀釋劑；粘合 劑；以及可選的含羥基脂肪油；可選的硬化樹脂；和可選的常規添加劑，其特徵在於，所述 粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂組成。本發明還提供了一種製品，所述製品包含基材和塗敷到所述基材上的上述填充 組合物。在優選的實施方式中，所述製品進一步包含塗敷到其上塗敷有上述填充組合物的 基材上的聚氨酯塗層。在更優選的實施方式中，所述基材包括選自由木材、塑料、金屬、陶 瓷、水泥纖維板及其組合組成的組的材料。本發明人驚訝地發現，當填充組合物中的粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂組成 時，醇酸樹脂中的羥基可以與其上塗敷的聚氨酯塗層(PU塗層)中的多異氰酸酯發生反應 或交聯，從而實現快速乾燥以及獲得對基材的良好粘附性。另外，本發明人還驚訝地發現，由於填充組合物中的短油度醇酸樹脂可以與聚氨酯塗層中的多異氰酸酯發生反應，因此這 種填充組合物將不再受聚氨酯塗層中溶劑的影響，從而克服了由溶劑引起的諸如起皮和收 縮之類的問題。而且，採用短油度醇酸樹脂作為填充組合物中的粘合劑組分還具有廉價、環 保的優點。
具體實施例方式本發明提供了一種填充組合物，所述組合物包含顏料；非反應性稀釋劑；粘合 劑；以及可選的含羥基脂肪油；可選的硬化樹脂；和可選的常規添加劑，其中，所述粘合劑 基本上由短油度醇酸樹脂組成。術語「顏料」在本文中指具有著色作用和/或體積填充作用的填料。根據本發明 的實施例，所述顏料選自由主顏料、增充顏料及其組合組成的組。主顏料可以賦予填充組合 物期望的顏色，而增充顏料通常是白色的，可以用於體積增充從而降低生產成本。根據本發 明的優選實施例，顏料為主顏料和增充顏料的混合物。主顏料的實例可以包括有色土、合成顏料及其組合。有色土的示例性實例包括Van Dyke棕色料、Sienna、Umbers以及本領域普通技術人員所熟知的其它有色土。具有代表性 的合成顏料包括氧化鐵、碳黑、氧化鉛和碳酸鉛、氧化鋅、氧化鈦、深海藍、鉻綠、氧化鉻以及 本領域普通技術人員所熟知的其它合成顏料。在本發明的優選實施方式中，主顏料優選為Van Dyke棕色料(例如，購自Simcom 的 Vandyke Brown VD-5551)。增充顏料的實例可以包括矽石、矽酸鋁、矽酸鎂、雲母以及本領域普通技術人員所 熟知的其它增充顏料。優選地，增充顏料可以為100%的矽石，或者矽石與上述其它增充顏 料的混合物。在本發明的優選實施方式中，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總重 為50重量％至80重量％的顏料。具體地，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的 總重為52重量％、55重量％、56重量％、58重量％、60重量％、65重量％、68重量％、70重 量％、72重量％、75重量％或78重量％的顏料。術語「非反應性稀釋劑」在本文中指在填充組合物中主要起到稀釋作用的溶劑，其 在填充組合物中是化學惰性的並且具有較高沸點。在本發明的實施方式中，非反應性稀釋劑包括本領域普通技術人員所熟知的具有 較高沸點的芳族烴類和酯類。代表性的實例可以包括苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙酸甲酯、乙 酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、乙二醇碳酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯(PM乙酸酯)、C8-C13 芳族烴(諸如購自Exxon公司的Aromatic 100,Aromatic 150和Aromatic 200)及其混合 物。在本發明的優選實施方式中，採用丙二醇單甲醚乙酸酯作為非反應性稀釋劑。在 本發明的另一優選實施方式中，採用Aromatic 150作為非反應性稀釋劑。在本發明的另一 優選實施方式中，採用PM乙酸酯和AromatiC150的混合物作為非反應性稀釋劑。在本發明的優選實施方式中，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總重 為5重量％至25重量％的非反應性稀釋劑。具體地，填充組合物可以包含相對於所述填充 組合物的總重為5重量％、8重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13. 5重量％、15重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％或25重量％的非反應性稀釋 劑。術語「粘合劑」在本文中指能夠使填充組合物中的各組分(包括但不限於顏料、非 反應性稀釋劑等等)均勻粘合在一起並賦予填充組合物一定內聚強度的物質。在本發明 中，粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂(short-oilalkyd)組成。術語「醇酸樹脂」在本文中指通過多元醇、多元酸或酸酐及不飽和脂肪酸一起進行 縮合聚合而製成的液體醇酸樹脂；或者指通過多元醇與脂肪油進行酯交換製成的液體醇酸 樹脂，這種醇酸樹脂也被稱為經脂肪酸或脂肪油改性的聚酯。術語「短油度醇酸樹脂」指脂 肪酸(或脂肪油)的含量相對於醇酸樹脂的總量小於40重量％的醇酸樹脂。具有代表性 的多元醇包括甘油、季戊四醇、山梨醇、三羥甲基丙烷、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇 以及本領域普通技術人員已知可用於製備醇酸樹脂的其它多元醇。具有代表性的多元酸或 酸酐包括二元酸或酸酐，諸如鄰苯二甲酸及其酸酐、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬 酸、己二酸、癸二酸等等；三元酸，諸如偏苯三酸；以及本領域普通技術人員已知可用於制 備醇酸樹脂的其它多元酸或酸酐。具有代表性的脂肪酸包括脫水蓖麻脂肪酸、亞麻脂肪酸、 蓖麻脂肪酸、大豆脂肪酸等等及其組合。具有代表性的脂肪油包括植物油，諸如卡羅那油、 蓖麻油、脫水蓖麻油、椰油、玉米油、棉花籽油、落花生油、亞麻油、花生油、ricinene油、紅花 油、大豆油、向日葵油、妥爾油、桐油、核桃油、木油等等；動物脂肪，諸如魚油、豬油、雞油、牛 油等等；及其組合。「粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂組成」表示，粘合劑除了短油度醇酸樹脂以外還 可以包含任何其它的合適粘合劑，但是其它粘合劑的用量不會對短油度醇酸樹脂在填充組 合物中所實現的效果產生顯著影響。優選地，在本發明的填充組合物中，短油度醇酸樹脂佔 粘合劑總重的至少60重量％、70重量％、80重量％、90重量％、95重量％、98重量％、99. 5
重量％，或者甚至100重量％。醇酸樹脂作為粘合劑可以用在適用於各種基材的填充組合物中。另外，由於醇酸 樹脂中的主要組分，即脂肪酸和脂肪油，均來自廉價的可再生原料，因而醇酸樹脂是一種在 成本效益上優於其它源自石油原料的樹脂(諸如乙烯基樹脂、丙烯酸酯、環氧樹脂和聚氨 酯樹脂)的塗料用樹脂。儘管短油度醇酸樹脂的性質在很大程度上取決於用於改性的脂肪酸(脂肪油)的 性質，但是採用何種脂肪酸或脂肪油對醇酸樹脂進行改性在本發明中並不是至關重要的， 由任何脂肪酸或脂肪油改性的短油度醇酸樹脂均可用在本發明所要求保護的填充組合物 中作為主要的粘合組分。並非意在未受縛於任何理論，根據本發明，在由多元醇、多元酸/酸酐以及脂肪酸 (脂肪油)進行縮合反應得到的短油度醇酸樹脂中存在的羥基可以與隨後塗敷在其上的PU 塗層中的異氰酸酯基團發生反應或交聯，從而實現快速乾燥(即，所謂的化學乾燥)。這種 乾燥方式避免了現有技術的填充組合物需要採用物理乾燥和氧化乾燥的缺點。採用物理幹 燥，諸如採用溶劑蒸發進行乾燥，儘管乾燥時間較短，但是由此得到的乾燥後的樹脂往往會 受到其上部塗層中使用的溶劑的侵蝕，從而出現收縮問題。而採用氧化乾燥，雖然獲得較好 的乾燥效果，但是乾燥時間往往長達數小時，乃至數天。醇酸樹脂中的羥基含量可以採用本領域普通技術人員已知的測定技術進行測定。在本發明的優選實施方式中，短油度醇酸樹脂中的羥基含量相對於所述短油度醇酸樹脂的 總量可以在1. 0-5. 0重量％的範圍內，優選在2. 0-4. 0重量％的範圍內，更優選在2. 5-4. 0 重量％的範圍內。當短油度醇酸樹脂中的羥基含量處於上述優選範圍時，可以使得本發明 的填充組合物的乾燥性能和施工性能(例如粘度等)達到較好的平衡。在本發明的優選實施方式中，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總重 為5重量％至30重量的粘合劑。具體地，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總 重為5重量％、8重量％、10重量％、12重量％、15重量％、16重量％、20重量％、22重量％、 25重量％、26重量％、28重量％或30重量％的粘合劑。可選地，本發明的填充組合物還可以包含含羥基的脂肪油。這種含羥基的脂肪油 不僅能夠調節填充組合物中粘合劑的粘著性，改善填充組合物的施工性能，而且其羥基能 夠與異氰酸酯基發生反應和/或交聯，從而不會影響填充組合物的乾燥性能。也就是說，添 加這種含羥基脂肪油，在提高了本發明的填充組合物的可操作性的同時，不會為填充組合 物帶來任何應用問題。在本發明的實施方式中，含羥基的脂肪油的實例可以包括被1個、2個或3個脂 肪酸酯化的甘油。也就是說，所述含羥基的脂肪油包括甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯及其 混合物。所述脂肪酸可以源自天然存在的脂肪酸或合成的脂肪酸。在本發明的優選實施 方式中，含羥基的脂肪油包括蓖麻油，其中包含約87-90%的蓖麻酸(即順-12-羥基十八 碳-9-烯酸)。在本發明的優選實施方式中，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總重 為0重量％至10重量％的含羥基脂肪油。具體地，填充組合物可以包含相對於所述填充
組合物的總重為1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重 量％、9重量％或10重量％的含羥基脂肪油。可選地，本發明的填充組合物還可以包含硬化樹脂。術語「硬化樹脂」在本文中是 指能夠促進物理乾燥作用的樹脂。硬化樹脂的適當實例包括松香酯，諸如松香甘油酯、松香 季戊四醇酯等等。在本發明的優選實施方式中，填充組合物包含相對於所述填充組合物的總重為0 重量％ _10重量％的硬化樹脂。具體地，填充組合物包含相對於所述填充組合物的總重為1
重量％、2重量％、3重量％、3. 5重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9 重量％或10重量％的硬化樹脂。另外，本發明人發現，隨著硬化樹脂的加入，可以相應減少粘合劑的用量，以保持 顏料與樹脂(包括短油度醇酸樹脂和硬化樹脂)的重量比，從而使本發明的填充組合物在 物理乾燥性能和化學乾燥性能之間獲得較好的平衡。在本發明的優選實施方式中，填充組合物中的顏料與樹脂的重量比被限定在 80 10至60 20的範圍內，優選被限定在75 10至56 17的範圍內，更優選被限定 在70 13. 5至70 15的範圍內。可選地，根據本發明的填充組合物還可以根據需要包含一種或多種常規添加劑。 具有代表性的常規添加劑包括防沉降劑、流變劑、表面活性劑、消泡劑、潤溼劑、抗菌劑、UV 吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、粘合促進劑以及其它任何適用的常規添加劑。這些常規添加 劑的用途和用量對本領域普通技術人員來說是已知的。
在本發明的優選實施方式中，填充組合物可以包含相對於所述填充組合物的總重 為0重量％至5重量％的一種或多種常規添加劑。具體地，填充組合物可以包含相對於所 述填充組合物的總重為0. 5重量％、1重量％、1. 5重量％、2重量％、3. 5重量％、4重量％、 4. 5重量％或5重量％的常規添加劑。本發明的填充組合物的製備可以採用本領域普通技術人員所熟知的組合物的制 備方法來進行。例如可以採用球磨機、容器可換式攪拌器、輥式攪拌機以及本領域普通技術 人員已知適用於分散組合物的任何其它塗料混合裝置將填充組合物中的各個組分同時進 行混合從而形成填充組合物，或者先將顏料與非反應性稀釋劑均勻混合，再添加粘合劑從 而形成填充組合物。另外，可以採用本領域普通技術人員所熟知的用於塗敷組合物的常規塗敷方法將 本發明的填充組合物塗敷到基材上。具體地，將本發明的填充組合物刷塗到或抹到事先進 行平滑處理或事先打磨的基材表面上，靜置幾分鐘使揮發性溶劑揮發，然後通過輕輕擦拭 從基材表面上除去過量的填充組合物從而使基材的表面光滑。本發明人發現，甚至無需對 填充有填充組合物的基材表面進行打磨而可以直接在其上塗敷進一步的塗層，例如PU塗 層。在本發明的優選實施方式中，提供了一種填充組合物，所述填充組合物相對於所 述填充組合物的總量包含50-80重量％的所述顏料；5-25重量％的所述非反應性稀釋劑；5-30重量％的所述粘合劑；0-10重量％的所述含羥基脂肪油；0-10重量％的所述硬化樹脂；以及0-5重量％的所述常規添加劑。在另一優選的實施方式中，本發明提供了一種填充組合物，所述填充組合物相對 於所述填充組合物的總量包含60-70重量％的所述顏料；8-23重量％的所述非反應性稀釋劑；10-20重量％的所述粘合劑；1-5重量％的所述含羥基脂肪油；
0-5重量％的所述硬化樹脂；以及0-3重量％的所述常規添加劑。在另一優選的實施方式中，本發明提供了一種填充組合物，所述填充組合物相對 於所述填充組合物的總量包含60-70重量％的所述顏料；8-23重量％的所述非反應性稀釋劑；10-20重量％的所述粘合劑；1-5重量％的所述含羥基的脂肪油；2-5重量％的所述硬化樹脂；以及0. 5-3重量％的所述常規添加劑。
本發明還提供了一種製品，所述製品包含基材和塗敷到所述基材上的上述根據 本發明的填充組合物。在優選的實施方式中，所述製品進一步包含塗敷到其上塗敷有上述 填充組合物的基材上的聚氨酯塗層。在本發明的實施方式中，所述基材包括木材、塑料、金屬、陶瓷、水泥纖維板及其組 合。在優選的實施方式中，所述基材包括橡膠木。在本發明的實施方式中，聚氨酯塗層是包含兩個組分的雙組分塗層，其中組分(a) 至少包含短油度醇酸樹脂，組分(b)至少包含多異氰酸酯並且，組分(a)與組分(b)的混合 重量比為2 1。在本發明的優選實施方式中，在將本發明的填充組合物塗敷到基材上10分鐘後 就可以塗敷聚氨酯塗層，而不會出現粘附力變差和起鼓問題。通過以下實施例對本發明進行進一步闡述，但本發明並不局限於此。除非另有聲 明，所有百分率以重量計。實施例原料列表
權利要求
1.一種填充組合物，包含 顏料；非反應性稀釋劑； 粘合劑；以及 可選的含羥基脂肪油； 可選的硬化樹脂；和 可選的常規添加劑，其特徵在於，所述粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂組成。
2.如權利要求1所述的填充組合物，相對於所述填充組合物的總量，包含 50-80重量％的所述顏料；5-25重量％的所述非反應性稀釋劑； 5-30重量％的所述粘合劑； 0-10重量％的所述含羥基脂肪油； 0-10重量％的所述硬化樹脂；0-5重量％的所述常規添加劑。
3.如權利要求1所述的填充組合物，相對於所述填充組合物的總量，包含 60-70重量％的所述顏料；8-23重量％的所述非反應性稀釋劑； 10-20重量％的所述粘合劑；1-5重量％的所述含羥基脂肪油； 0-5重量％的所述硬化樹脂；0-3重量％的所述常規添加劑。
4.如權利要求1所述的填充組合物，相對於所述填充組合物的總量，包含 60-70重量％的所述顏料；8-23重量％的所述非反應性稀釋劑； 10-20重量％的所述粘合劑；1-5重量％的所述含羥基的脂肪油；2-5重量％的所述硬化樹脂；0. 5-3重量％的所述常規添加劑。
5.如權利要求1或2所述的填充組合物，其中，所述顏料選自由主顏料、增充顏料及其 組合組成的組。
6.如權利要求5所述的填充組合物，其中，所述主顏料選自由有色土、合成顏料及其組 合組成的組。
7.如權利要求6所述的填充組合物，其中，所述有色土選自由VanDyke棕色料、Sienna、 Umbers及其組合組成的組，所述合成顏料選自由氧化鐵、碳黑、氧化鉛和碳酸鉛、氧化鋅、氧 化鈦、深海藍、鉻綠、氧化鉻及其組合組成的組。
8.如權利要求5所述的填充組合物，其中，所述增充顏料選自由矽石、矽酸鋁、矽酸鎂、 雲母及其組合組成的組。
9.如權利要求1或2所述的填充組合物，其中，所述非反應性稀釋劑選自由苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、乙二醇碳酸酯、丙二醇單甲醚乙酸 酯、Aromatic 100、Aromatic 150、Aromatic 200 及其組合組成的組。
10.如權利要求1或2所述的填充組合物，其中，所述含羥基脂肪油包括蓖麻油。
11.如權利要求1或2所述的填充組合物，其中，所述硬化樹脂包括松香酯。
12.如權利要求1或2所述的填充組合物，其中，所述常規添加劑包括防沉降劑、流變 劑、表面活性劑、消泡劑、潤溼劑、抗菌劑、UV吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、粘合促進劑及其 組合。
13.一種製品，包含 基材；和塗敷到所述基材上的權利要求1-12中任意一項所述填充組合物。
14.如權利要求12所述的製品，進一步包含塗敷到其上塗敷有所述填充組合物的基材上的聚氨酯塗層。
15.如權利要求13或14所述的製品，其中，所述基材包括選自由木材、塑料、金屬、陶 瓷、水泥纖維板及其組合組成的組的材料。
全文摘要
本發明涉及一種填充組合物以及包含填充組合物的製品。所述填充組合物包含顏料；非反應性稀釋劑；粘合劑；以及可選的含羥基脂肪油；可選的硬化樹脂；和可選的常規添加劑，其中，所述粘合劑基本上由短油度醇酸樹脂組成。所述製品包含基材和塗敷到所述基材上的上述填充組合物，進一步包含塗敷到其上塗敷有所述填充組合物的基材上的聚氨酯塗層。
文檔編號C09D5/34GK101993624SQ20091016520
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者段剛, 洪寶成, 紀連興, 陳勤鑫 申請人:東莞麗利塗料有限公司