Патент на изобретение №2167175
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА
(57) Реферат: Изобретение относится к композициям для получения водно-дисперсионных красок на основе сополимерных акрилатных дисперсий, применяемых для внутренней и внешней окраски зданий, сооружений. Краска включает наполнитель, пигмент, воду, пленкообразующее на основе полимерных акрилатных дисперсий – стиролакрилатной или поливинилацетатакрилатной, модифицированной эфиром версатиковой кислоты, и дополнительно содержит карбамидоформальдегидный полимер в виде дисперсии и/или пасты, загуститель и антивспениватель при определенном соотношении. Изобретение позволяет усовершенствовать состав, улучшить свето-, атмосферостойкость, повысить блеск, белизну, стойкость к статическому воздействию воды, снизить затраты на производство. 2 табл. Изобретение относится к композициям для получения водно-дисперсионных красок на основе сополимерных акрилатных дисперсий для внутренней и внешней окраски зданий, сооружений. Известна водная композиция для краски на основе акрилового пленкообразующего сополимера, содержащая пигменты, добавки (алкидные смолы, фталаты), воду и в качестве пленкообразующего – нейтрализованный амином или аммиаком сополимер, содержащий 22-28% стирола, 22-28% метилметакрилата, 37-43% винилоксазолиновых эфиров жирных кислот, 3-7% (C6-C12) алкилметакрилата (лаурилметакрилата) и 3-7% олефиновой, карбоновой, (мет) акриловой кислоты. [1. Патент США N 4147674, кл. 260/17 R, опубл. 1979]. Недостатки этой композиции: липкость полученного покрытия, устраняемая продолжительной сушкой (больше 5 часов) при температуре 20oC (неудобства при наружном окрашивании). Известна композиция для покрытий, содержащая пигменты, наполнители, антивспениватели, воду и акриловый водорастворимый сополимер – частично нейтрализованный до степени 70-75% акриловой, метакриловой кислотой, метакрилата, бутилакрилата, диметакрилового эфира этилен- или триэтиленгликоля при массовом соотношении сополимеров (1,0-10,0):(0,5-10,0):(28,0-35,0):(55,0-62,0): (0,07-0,15) мол. мас. 100-300 тысяч в виде водного 20% раствора (в пересчете на сухое вещество). [2. А.С. СССР N 1748426, кл. C 09 D 133/04, 5/02, опубл. 1990]. Композиция без реологических добавок, низконаполненная, снижающих укрывистость краски, затруднена работа малярной щеткой или валиком; использование частично нейтрализованного до степени 70-75% акрилового сополимера обуславливает наличие остаточных акриловых кислот, что повышает токсичность краски, ограничивает область ее использования, например, для внутренних работ. Наиболее близкой по составу и сравниваемым свойствам является водно-дисперсионная краска ВД-АК-111 на основе сополимерной акрилатной дисперсии, серийно выпускаемая промышленностью, содержащая водорастворимый акриловый сополимер марки МБМ-5С (40% метилметакрилата, 55% бутилакрилата, 5% метакриловой кислоты), пигмент – двуокись титана, наполнитель – микрокарбонат, эмульгатор – оксиэтилированный п-тетрабутилфенол (ОП-7), стабилизатор – гексаметафосфат Na и пентахлорфенолят Na и воду. [3. ГОСТ 28196-89. Краски водно-дисперсионные. Технические условия. – Прототип]. Хотя краска и обладает хорошими технико-эксплуатационными свойствами (укрывистость, растекание – “розлив”, время высыхания), но покрытие без блеска (матовое). Краска имеет недостаточную атмосферостойкость; низкий коэффициент отражения при геометрии угла 0-45o (светостойкость); недостаточную стойкость к воздействию воды для наружных покрытий в условиях континентального климата; пигмент дефицитен и дорогостоящий. В основу изобретения поставлена задача улучшения потребительских свойств водно-дисперсионной краски “Аквагель” на основе сополимерных акрилатных дисперсий путем введения в композицию совокупности компонентов в соотношении, которые позволяют обеспечить готовому продукту повышение блеска, белизны, свето-, атмосферостойкости, стойкости к статическому воздействию воды и снизить затраты на производство краски. Поставленная задача решается за счет того, что водно-дисперсионная краска на основе сополимерных акрилатных дисперсий, содержащая пленкообразующее, наполнитель, пигмент – двуокись титана, воду, согласно изобретению в состав дополнительно входят загуститель – гидроксилметилцеллюлоза высоковязкая или натрий карбоксиметилцеллюлоза (Клей КМЦ) и антивспениватель, пленкообразующее в качестве сополимерной акрилатной дисперсии содержит дисперсию стиролакрилатную или поливинилацетатакрилатную, модифицированную эфиром версатиковой кислоты, и дополнительно карбамидоформальдегидный полимер – дисперсию (КФП-дисперсия) и/или карбамидоформальдегидный полимер-пасту (КФП-паста), в качестве наполнителя – мел природный, обогащенный, при следующем соотношении компонентов (мас.%): Пленкообразующее: Дисперсия стиролакрилатная (ДСА) – 8-20 или Дисперсия поливинилацетатакрилатная, модифицированная эфиром версатиковой кислоты (ДПВДА) – 30-55 Карбамидоформальдегидный полимер – КФП-дисперсия – 12-45 и/или КФП-паста – 30-35 Загуститель: Гидроксиметилцеллюлоза высоковязкая – 0,3-0,5 или Натрий карбоксиметилцеллюлоза (Клей КМЦ – Na КМЦ) – 0,3-1,0 Пигмент: Двуокись титана – 8-18 Наполнитель: Мел природный обогащенный – 10-25 Антивспениватель – 0,2-0,5 Вода – Остальное Предлагаемая водно-дисперсионная краска “Аквагель”, по сравнению с известной ВД-АК-111, за счет добавления в пленкообразующее карбамидоформальдегидного полимера достигает повышенной белизны, свето- и атмосферостойкости покрытия, снижается расход дефицитной и дорогостоящей двуокиси титана (высокодисперсный с минимальным содержанием водорастворимых солей, хорошо смачивается водой, химически стойкий в широком диапазоне значений pH). Использование комплексной системы: пленкообразующее-пигмент-наполнитель в заявляемом компонентном соотношении, обуславливает повышение блеска, стойкости к статическому воздействию воды. Более реакционноспособное пленкообразующее сокращает время высыхания покрытия, загуститель и антивспениватель делают краску удобной в приготовлении и при покраске. Не удается достичь таких показателей добавлением в композицию по прототипу компонентов в заявляемом соотношении. Сущность изобретения поясняется следующими примерами получения водно-дисперсионной краски “Аквагель”, в которых используется такое сырье: – Дисперсия стиролакрилатная марки Mowilith ДМ 611 фирмы Clariant: содержание твердого остатка 50%, размер частиц – 0,15 мкм, вязкость по Брукфилду/Шпиндель – 7500/5 мПа  с.
– Дисперсия поливинилацетатакрилатная, модифицированная эфиром версатиковой кислоты марки Mowilith LDM 2452 фирмы Clariant. Твердый остаток – 50%, размер частиц – 0,15 мкм, вязкость по Брукфилду/Шпиндель – 400/2 мПас.
– Карбамидоформальдегидный полимер (ТУ Украины 05761614.021-99) используют в виде дисперсии, содержащей не менее 25% частиц полимера в воде (КФП-дисперсия) и в виде пасты, содержащей не менее 40% частиц полимера в воде (КФП-паста). Размер частиц полимера до 20 мкм.
– Двуокись титана марки Р.02 ГОСТ 9808-84.
– Мел природный обогащенный марки ММС-2 ГОСТ 12085.
– Натрий карбоксиметилцеллюлоза (Клей КМЦ – Na КМЦ, Na-карбоксиметилцеллюлоза) марки 75/400 или 85/700 1-й сорт ТУ 6-55-40-90.
– Гидроксиметилцеллюлоза марки H 4000YP фирмы Clariant или другой марки, обеспечивающей задержку набухания и вязкость не менее 4000 мПас (2% раствор, по Хепперу).
– Антивспениватель Tego Foamex K3 фирмы Blang Bonsomer марки КЕ-10-26.
Порядок приготовления краски следующий.
В емкость с мешалкой загружают обессоленную воду, КФП-дисперсию и/или КФП-пасту, включают в работу мешалку- смеситель. После перемешивания загружают и растворяют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) или гидроксиметилцеллюлозу, последовательно загружают двуокись титана и мел. Перемешивание ведут до получения однородной массы. Полученную смесь диспергируют и дробят с помощью специального оборудования (Диссольвер, бисерная или шаровая мельница и др.). После диспергирования и перетира пигментную пасту подают в смеситель, куда загружают половинную порцию антивспенивателя, КФП-дисперсию и/или пасту и при малых оборотах ведут перемешивание массы до получения стабильной композиции. За 10 мин до окончания перемешивания догружают другую половину антивспенивателя. Приготовленную краску перед испытаниями разводят до вязкости 20-30 с по вискозиметру ВЗ-246 или ВЗ-4 с диаметром сопла 4 мм при температуре 20 0,5oC, фильтруют через сетку N 1 по ГОСТ 6613 и наносят щеткой на подготовленные пластинки. Пластинки для нанесения готовят по ГОСТ 8832, розд. 3. Время высыхания до степени 3 при температуре 202oC по ГОСТ 19007.
Атмосферостойкость определяют по ГОСТ6992-68 (ст. СЕВ1767-79). Покрытия лакокрасочные. Метод испытаний на стойкость в атмосферных условиях. Декоративные и защитные характеристики определяют по ГОСТ 9.407.84 (ст. СЕВ 5731-86). Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида. Блеск пленки – по ГОСТ 896. Цвет покрытия определяют визуально при натуральном или искусственном дневном рассеянном свете сравнением с цветом эталона. Укрывистость определяют на стекле для фотографических пластинок по ГОСТ 8784. Массовую долю нелетучих веществ – по ГОСТ 17537. Стойкость пленки к статическому влиянию воды – по ГОСТ 9.403, метод А и ГОСТУ 28196. Степень перетира – по ГОСТ 6589. Коэффициент диффузного отражения определяют при геометрии угла 0-45o по ГОСТ 8784.
Рецептуры примеров известной краски, предлагаемой краски и запредельных значений приведены в таблице 1. Результаты испытаний – в таблице 2.
Из приведенных данных таблицы 1, 2 видно, что предлагаемая композиция (примеры 1-12), по сравнению с прототипом (пример 13), обеспечивает улучшение светостойкости, атмосферостойкости по декоративным и защитным показателям с 2 до 1 балла, снижается расход двуокиси титана (себестоимость КФП-дисперсии и КФП-пасты значительно ниже затрат на приобретение двуокиси титана), в 1,4-2 раза повышается стойкость пленки к статическому воздействию воды, в 2 раза – степень перетира, коэффициент отражения – с 82 до 91%, связанный со светостойкостью, блеск пленки – с 5 до 35%, сокращается время высыхания с 1 до 0,5 час.
Запредельные примеры показывают, что при снижении концентрации дисперсии стиролакрилатной до 5% (примеры 14, 16, 22) снижается стойкость пленки к статическому воздействию воды до 18 час, при увеличении концентрации дисперсии стиролакрилатной до 25% (примеры 15, 17, 23) свойства остаются без изменений или покрытие быстро сохнет – повышается укрывистость; снижение концентрации дисперсии поливинилацетатакрилатной до 25% (примеры 18, 20) снижает блеск пленки до 25% и стойкость к статическому воздействию воды до 24 час, при повышении концентрации дисперсии поливинилацетатакрилатной до 60% (примеры 19, 21) композиция нетехнологична, слишком быстро сохнет. Увеличение концентрации КФП-пасты до 40% (пример 24) при нанесении краски на поверхность образуется толстый слой, что повышает расход, ухудшается декоративный показатель. Снижение концентрации КФП-пасты до 25% (пример 25) снижает блеск, воздействие воды и др. Увеличение концентрации КФП-дисперсии до 50% (пример 26) делает композицию нетехнологичной; при снижении концентрации КФП-дисперсии до 8% (пример 27) снижается атмосферостойкость покрытия, увеличивается время высыхания. При снижении наполнителя до 8% для получения необходимой укрывистости нужно увеличить расход двуокиси титана, что более дорого стоит. При увеличении наполнителя до 27% покрытие приобретает желтый оттенок. При снижении загустителя до 0,2% краска становится слишком редкой, что усложняет ее нанесение малярными щеткой или валиком. При увеличении загустителя – гидроксиметилцеллюлозы – до 0,8% краска становится густой, что не технологично при ее изготовлении, увеличивая затраты. При снижении антивспенивателя до 0,1% образуется пена во время приготовления краски, ухудшаются декоративные свойства; при увеличении антивспенивателя до 0,7% свойства не изменяются, происходит перерасход компонента.
Таким образом, предлагаемая водно-дисперсионная краска “Аквагель” расширяет ассортимент красок на основе сополимерных акрилатных дисперсий для внутренней и наружной окраски.
Формула изобретения
Дисперсия стиролакрилатная – 8 – 20 или Дисперсия поливинилацетатакрилатная, модифицированная эфиром версатиковой кислоты – 30 – 55 Карбамидоформальдегидный полимер – КФП – дисперсия и/или – 12 – 45 КФП – паста – 30 – 35 Загуститель: Гидроксиметилцеллюлоза высоковязкая или – 0,3 – 0,5 Натрий карбоксиметилцеллюлоза – Клей КМЦ – 0,3 – 1,0 Пигмент: Двуокись титана – 8 – 18 Наполнитель: Мел природный обогащенный – 10 – 25 Антивспениватель – 0,2 – 0,5 Вода – Остальное РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.02.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003
Извещение опубликовано: 20.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
