Матирующий агент (варианты), способ получения матирующего агента, кроющая композиция, пигментированная матовая поверхность подложки и пластмасса
MATTING AGENT (VERSIONS), METHOD OF PRODUCING A MATTING AGENT, A COATING COMPOSITION, A PIGMENTED MAT SURFACE OF THE SUBSTRATE AND PLASTIC

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к матирующим агентам, содержащим агломераты частиц пигмента, к способу получения таких матирующих агентов, и к кроющим композициям, содержащим раскрытые в изобретении матирующие агенты. Настоящее изобретение также относится к пластмассам, содержащим указанные матирующие агенты, к пигментированным матовым поверхностям подложки и к применению агломератов частиц пигмента для матирующих пигментированных покрытий.
Уровень техники
Поверхности пластмасс, ламинатов и покрытий, например поверхности лакокрасочных покрытий и типографских красок, обычно делают матовыми посредством избирательного придания им шероховатости в микронном диапазоне размеров. В результате этого, падающий на указанную шероховатую поверхность свет становится подверженным скорее диффузному рассеянию, чем направленному отражению. Таким образом, степень глянцевости покрытия, лакокрасочной пленки или типографской краски определяется высотой, формой и количеством неровностей на поверхности.
Матовость поверхности обычно достигается введением конкретных матирующих агентов. Например, такие матирующие агенты содержат сферические частицы, имеющие величину размера в интервале значений от 1 до около 20 μм в зависимости от толщины пленочного слоя. Прочие обыкновенные матирующие агенты выполнены на основе осажденных либо пирогеновых кремнеземов или силикагелей, но при этом указанные матирующие агенты могут быть выполнены также и на основе дуромеров, парафинов или термопластов. Также в качестве матирующих агентов могут использоваться кремнекислые соединения, например диатомитовая земля и кальцинированная фарфоровая глина, а также углекислый кальций и различные виды полых тел сферической формы.
1
1
2
В источнике информации ЕР 1398301 В1 раскрываются матирующие агенты, предназначенные для лакокрасочных покрытий и выполненные на основе осажденных кремнеземов с размером частиц (d50) в интервале значений от 5 до 15 μм и с площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ (Метод Брунауэра, Эметта и Тэйлора для определения удельной поверхности твердых тел (далее - метод "БЭТ")) в интервале значений от 350 до 550 м/г. В одном из вариантов варианте, кремнеземы могут быть покрыты парафином.
Далее, в источнике информации Е 19516253 А1 описываются матирующие агенты, выполненные на основе высушенного распылением силикагеля. Для обеспечения достаточной стабильности агрегатов используется связующее, например силикат со слоистой структурой, пирогеновые кремнеземы или органические полимеры. Матирующий агент характеризуется величиной размера частиц в интервале значений от 1 до 20 μм и удельным объемом пор от 0,4 до 2,5 мл/г.
Наконец, в источнике информации Е 1519232 А1 раскрывается матовое покрытие, содержащее агломераты пигмента, полученные сушкой распылением с последующим прокаливанием промышленно выпускаемых пигментов совместно со связующим средством из силиката натрия. Диаметр указанных агломератов составляет от 2 до 7 μм.
Традиционные матирующие агенты присутствуют в составе кроющих композиций. Последние наносятся на поверхность подложки для придания ей матовости. Наличие в составе кроющих композиций матирующих агентов обуславливает значительные недостатки при получении и применении указанных композиций. Кроме этого, известные из уровня техники матирующие агенты склонны к пылевыделению. Также, данные матирующие агенты вводятся в кроющие композиции после механического измельчения. Это приводит к значительному возрастанию вязкости композиции, что обуславливает усложнение ее изготовления, применения и обработки. Покрытия, содержащие традиционные матирующие агенты, характеризуются химической неустойчивостью, склонностью к созданию загрязнений и низким сопротивлением истиранию. Это приводит к скорому износу и неэстетичному внешнему виду матовой поверхности.
Таким образом, с учетом предшествующего уровня техники, существует необходимость в создании матирующего агента, обеспечивающего по меньшей мере частичное устранение вышеуказанных недостатков.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание матирующего агента для получения пигментированных матовых поверхностей, что позволит по меньшей мере частично устранить недостатки известных из уровня техники матирующих агентов.
2
Задача настоящего изобретения выполняется благодаря созданию матирующего агента для получения пигментированных матовых поверхностей, содержащих агломераты частиц пигмента, при этом указанные агломераты характеризуются средним размером d50 в интервале значений от 2 до 200 μм, предпочтительно от 2 до 100 μм, более предпочтительно от 2 до 50 μм, и наиболее предпочтительно от 2 до 20 μм, и площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 5 до 50 м/г.
Матирующие агенты в соответствии с настоящим изобретением характеризуются исключительно высокими матирующими свойствами. При этом, вязкость кроющей композиции изменяется лишь в незначительной степени при введении в нее предложенного матирующего агента. Таким образом, содержащая указанный матирующий агент композиция отличается быстротой изготовления, транспортировки и применения. Не имея желания привязываться к какой бы то ни было конкретной научной теории, авторы настоящего изобретения считают, что традиционные матируюшие агенты механически измельчаются при включении в состав мельчайших частиц наноразмерного диапазона. Это является причиной значительного увеличения вязкости композиции. В противоположность этому, в настоящем изобретении используются агломераты, содержащие частицы пигмента со средним размером в интервале от 0,1 до 1 μм. При введении в композицию, лишь незначительная доля таких агломератов претерпевает измельчение до размеров частиц пигмента. Однако, эти частицы пигмента не оказывают какого-либо существенного влияния на величину вязкости композиции и обеспечивают простоту включения в состав композиции. Такие композиции допускают их нанесение на любой тип поверхности с последующим отверждением. По сравнению с обычными покрытиями, имеющими в своем составе матирующие агенты, покрытия, содержащие частицы пигмента из диоксида титана и агломераты указанных частиц, характеризуются повышенной химической стабильностью, сопротивлением истиранию и устойчивостью к загрязнению.
2
Таким образом, в соответствии с первым аспектом, настоящее изобретение относится к матирующему агенту для получения пигментированных матовых поверхностей, при этом указанный агент содержит агломераты частиц пигмента, характеризующиеся величиной среднего размера d50 в интервале значений от 2 до 200 μм, предпочтительно от 2 до 100 μм, более предпочтительно от 2 до 50 μм, и наиболее предпочтительно от 2 до 20 μм, и площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 5 до 50 м/г.
Согласно настоящему изобретению частицами пигмента является соль металла.
Согласно настоящему изобретению солью металла является оксид металла.
2
2
2
Согласно настоящему изобретению оксид металла является диоксидом титана; и/или тем, что указанный диоксид титана выбран из группы, содержащей пигмент из необработанного диоксида титана, пигмент из обработанного немикронизированного диоксида титана, готовый пигмент из диоксида титана, и их смеси; и/или тем, что указанные агломераты характеризуются площадью удельной поверхности при оценке по методу БЭТ в интервале значений от 10 до 30 м/г, более предпочтительно от 11 до 25 м/г, и наиболее предпочтительно от 13 до 20 м/г; и/или тем, что указанные агломераты характеризуются показателем масляной абсорбции, определенной в соответствии со стандартом DIN ISO 787, частью 5, в интервале значений от 15 до 25 г/100 г, предпочтительно от 17 до 22 г/100 г, и/или тем, что указанные частицы пигмента характеризуются средним размером d50 в интервале значений от 100 до 1000 нм, предпочтительно от 200 до 500 нм.
В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение относится к способу получения матирующего агента, содержащего агломераты частиц пигмента, при этом указанные частицы пигмента агломерируют посредством гранулирования, спекания, прессования в форме, либо диспергирования с последующей сушкой, предпочтительно посредством диспергирования с последующей сушкой.
Согласно настоящему изобретению диспергирование частиц пигмента выполняют в бисерной мельнице, снабженной мешалкой, с получением дисперсии; и/или тем, что указанную сушку данной дисперсии выполняют посредством распыления.
Согласно настоящему изобретению при выполнении указанного диспергирования используют по меньшей мере один компонент, выбранный из группы компонентов, содержащей воду, органический растворитель и диспергатор.
Согласно настоящему изобретению частицы пигмента выбирают из группы, содержащей пигмент из необработанного диоксида титана, пигмент из обработанного немикронизированного диоксида титана, готовый пигмент из диоксида титана, и их смеси.
В соответствии с иным аспектом, настоящее изобретение относится к матирующим агентам, отличающимся тем, что указанные матирующие агенты могут быть получены в соответствии со способами, раскрытыми в настоящем изобретении.
В соответствии с еще одним аспектом, настоящее изобретение относится к кроющей композиции для получения пигментированных матовых поверхностей, причем она содержит матирующий агент в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно настоящему изобретению кроющая композиция содержит неагломерированные частицы пигмента, выбранные из группы, содержащей пигмент из необработанного диоксида титана, пигмент из обработанного немикронизированного диоксида титана, готовый пигмент из диоксида титана, и их смеси.
Согласно настоящему изобретению кроющая композиция не содержит какого-либо дополнительного матирующего агента; и/или тем, что она не содержит какого-л ибо дополнительного неагломерированного пигмента; тем, что она содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, содержащей связующее вещество, ингибитор пенообразования, диспергатор, наполнитель, растворитель, консервант, вспомогательное пленкообразующее средство и добавку для регулирования реологических свойств.
В соответствии с еще одним аспектом, настоящее изобретение относится к пигментированной матовой поверхность подложки, отличающейся тем, что она выполнена покрытой кроющей композицией, раскрытой в настоящем изобретении.
В соответствии с иным аспектом, настоящее изобретение относится к пластмассе, содержащей матирующий агент в соответствии с настоящим изобретением.
2
Наконец, в соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение относится к применению агломератов частиц пигмента для матирующих пигментированных покрытий, при этом указанные агломераты характеризуются средним размером d50 в интервале значений от 2 до 200 μм, предпочтительно от 2 до 100 μм, более предпочтительно от 2 до 50 μм, и наиболее предпочтительно от 2 до 20 μм, и площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 5 до 50 м/г.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен электронно-микроскопический фотоснимок пигмента из Примера 2а, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 2 представлены результаты исследования методом лазерной дифракции пигментов из примеров 1а, 2а и 3а, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 3 представлены результаты исследования методом лазерной дифракции пигментов из примера 1 и сравнительного примера 1.
Осуществление изобретения
Эти и прочие аспекты настоящего изобретения, его признаки и преимущества станут очевидны для квалифицированного специалиста в данной области техники после ознакомления в нижеследующими подробным описанием и формулой изобретения. Каждый признак, относящийся к одному аспекту указанного изобретения может также быть использован в любом ином аспекте данного изобретения. Кроме того, разумеется, содержащиеся в материалах данной заявки примеры имеют своей целью описание и пояснение изобретения, а не его ограничение. В частности, данное изобретение не ограничено такими примерами. Числовые интервалы, раскрытые в виде "от x до y", включают в себя указанные значения величин и те их значения, которые лежат в пределах области соответствующей точности измерений, что является известным квалифицированному специалисту в данной области техники. Если в данном виде представлены несколько предпочтительных числовых интервалов значений величин, то разумеется все интервалы образованные посредством комбинации различных конечных точек также считаются туда включенными.
Все процентные содержания, употребляемые в материалах заявки применительно к композициям, относятся к весовым процентам (вес. %), если явным образом не указано иное, соответственно на основании смеси конкретной композиции.
Выражение "по меньшей мере", употребляемое в тексте настоящей заявки, относится к одному или более элементам, то есть это 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 либо более. Применительно к описанию компонентов, значение величины имеет отношение к типу компонента, а не к абсолютному количеству молекул. Вместе с указанием веса, значение величины имеет отношение ко всем соединениям заявленного вида, содержащимся в матирующем агенте, композиции и пластмассе, соответственно, а это означает, что указанный матирующий агент, композиция и пластмасса не содержат каких-либо дополнительных соединений данного вида, за исключением заявленного количества соответствующих соединений.
В рамках настоящего изобретения, выражение "средний размер агломерата или частицы" означает зависящий от массы медианный диаметр d50 (далее - "d50"). Определение распределения частиц по размеру и значения зависящей от массы величины медианного диаметра d50 проводилось методом лазерной дифракции, как описано в данной заявке.
Употребляемое в данной заявке понятие "пигмент" относится к неорганическим или органическим красителям, которые являются практически нерастворимыми в среде применения, в соответствии со стандартом IN 55943, и которые являются как химически, так и физически неизменяемыми в указанной среде применения и сохраняют свою структуру, состоящую из совокупности частиц. Они используются для окрашивания, которое построено на взаимодействии частиц пигмента с видимым светом благодаря поглощению и ремиссии. Частицы пигмента обычно характеризуются средним размером (50), находящимся в интервале значений от 0,1 до 1 μм.
2
2
2
2
Раскрытый в данной заявке матирующий агент содержит агломераты частиц пигмента. Эти агломераты характеризуются средним размером d50 в интервале значений от 2 до 200 μм, предпочтительно от 2 до 100 μм, более предпочтительно от 2 до 50 μм, и наиболее предпочтительно от 2 до 20 μм, и площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 5 до 50 м/г. В предпочтительном варианте, указанные агломераты характеризуются площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 10 до 30 м/г, более предпочтительно от 11 до 25 м/г, и наиболее предпочтительно от 13 до 20 м/г. Площадь удельной поверхности определяли статическим волюметрическим методом в соответствии со стандартом DIN 66131. Покрытия, содержащие агломераты с малой удельной поверхностью, характеризуются высокой стойкостью к загрязнениям и, таким образом, являются особенно предпочтительными при эксплуатации в грязных условиях. В частности, указанные агломераты с малой удельной поверхностью применимы для мест хранения, находящихся в условиях соприкосновения с пищевыми продуктами и напитками, такими как чай или кофе, а также например для предметов меблировки, предназначенных для использования внутри и вне помещений.
Любой пигмент, который известен из уровня техники и соответствует заявленному в изобретении назначению, может быть использован в качестве указанных частиц пигмента. В соответствии с изобретением указанные частицы пигмента могут быть выполнены из органических или неорганических пигментов. Также могут применяться и смеси различных органических пигментов или различных неорганических пигментов либо даже смеси органических пигментов с неорганическими пигментами.
Органические пигменты обычно представляют собой органические цветные, белые и черные пигменты. Неорганические пигменты также могут являться цветными пигментами, белыми пигментами, причем указанные неорганические пигменты обычно используются в качестве наполнителей.
2
2
Надлежащим образом подобранные органические пигменты включают в себя, без каких бы то ни было ограничений, моноазо-пигменты, например C.I. (С указанием цветового индекса пигмента) пигмент коричневый 25; C.I. пигмент оранжевый 5, 13, 36, 38, 64 и 67; C.I. пигмент красный 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 17, 22, 23, 31, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49, 49:1, 51:1, 52:1, 52:2, 53, 53:1, 53:3, 57:1, 58:2, 58:4, 63, 112, 146, 148, 170, 175, 184, 185, 187, 191:1, 208, 210, 245, 247 и 251; C.I. пигмент желтый 1, 3, 62, 65, 73, 74, 97, 120, 151, 154, 168, 181, 183 и 191; C.I. пигмент фиолетовый 32; диазо-пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 16, 34, 44 и 72; C.I. пигмент желтый 12, 13, 14, 16, 17, 81, 83, 106, 113, 126, 127, 155, 174, 176 и 188; пигменты диазоконденсации, например C.I. пигмент желтый 93, 95 и 128; C.I. пигмент красный 144, 166, 214, 220, 221, 242 и 262; C.I. пигмент коричневый 23 и 41, антантроновые пигменты, например C.I. пигмент красный 168; антрахиноновые пигменты, например C.I. пигмент желтый 147, 177 и 199; C.I. пигмент фиолетовый 31; антрапиримидиновые пигменты, например C.I. пигмент желтый 108; хинакридоновые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 48 и 49; C.I. пигмент красный 122, 202, 206 и 209; C.I. пигмент фиолетовый 19; хинофталоновые пигменты, например C.I. пигмент желтый 138; дикетопирролопироловые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 71, 73 и 81; C.I. пигмент красный 254, 255, 264, 270 и 272; диоксазиновые пигменты, например C.I. пигмент фиолетовый 23 и 37; C.I. пигмент синий 80; флавантреновые пигменты, например C.I. пигмент желтый 24; индантреновые пигменты, например C.I. пигмент синий 60 и 64; изоиндолиновые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 61 и 69; C.I. пигмент красный 260; C.I. пигмент желтый 139 и 185; изоиндолиноновые пигменты, например C.I. пигмент желтый 109, 110 и 173; изовиолантроновые пигменты, например C.I. пигмент фиолетовый 31; металлокомплексные пигменты, например С.I. пигмент красный 257; C.I. пигмент желтый 117, 129, 150, 153 и 177; C.I. пигмент зеленый 8; периноновые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 43; C.I. пигмент красный 194; периленовые пигменты, например C.I. пигмент черный 31 и 32; C.I. пигмент красный 123, 149, 178, 179, 190 и 224; C.I. пигмент фиолетовый 29; фталоцианиновые пигменты, например C.I. пигмент синий 15, 15:1, 15:2,15:3, 15:4, 15:6 и 16; C.I. пигмент зеленый 7 и 36; пирантроновые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 51; C.I. пигмент красный 216; пиразолохиназолоновые пигменты, например C.I. пигмент оранжевый 67; C.I. пигмент красный 251; тиоиндиговые пигменты, например С.I. пигмент красный 88 и 181; C.I. пигмент фиолетовый 38; триарилкарбониевые пигменты, например C.I. пигмент синий 1, 61 и 62; C.I. пигмент зеленый 1; C.I. пигмент красный 81, 81:1 и 169; C.I. пигмент фиолетовый 1, 2, 3 и 27; C.I. пигмент черный 1 (анилиновый черный); C.I. пигмент желтый 101 (альдазиновый желтый); и C.I. пигмент коричневый 22.
Надлежащим образом подобранные неорганические пигменты включают в себя, без каких бы то ни было ограничений, белые пигменты, например диоксид титана (C.I. пигмент белый 6), цинк белый, свинцовистый оксид цинка; сульфид цинка, литопон; черные пигменты, например оксид железа черный (C.I. пигмент черный 11), железо-марганец черный, шпинель черная (C.I. пигмент черный 27); сажа углеродная (C.I. пигмент черный 7); цветные пигменты, например оксид хрома, гидрат оксида хрома зеленый; хром зеленый (C.I. пигмент зеленый 48); кобальт зеленый (C.I. пигмент зеленый 50); ультрамарин зеленый; кобальт синий (C.I. пигмент синий 28 и 36; C.I. пигмент синий 72); ультрамарин синий; марганец синий; ультрамарин фиолетовый; кобальт и марганец фиолетовые; оксид железа красный (C.I. пигмент красный 101); сульфоселенид кадмия (C.I. пигмент красный 108); сульфид церия (C.I. пигмент красный 265); молибдат красный (C.I. пигмент красный 104); ультрамарин красный; оксид железа коричневый (C.I. пигмент коричневый 6 и 7), смешанные коричневые шпинельные и корундовые фазы (C.I. пигмент коричневый, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 39 и 40), крон-титан желтый (C.I. пигмент коричневый 24), хром оранжевый; сульфид церия (C.I. пигмент оранжевый 75); оксид железа желтый (C.I. пигмент желтый 42); никель-титан желтый (C.I. пигмент желтый 53; C.I. пигмент желтый 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164 и 189); хром-титан желтый; шпинельные фазы (C.I. пигмент желтый 119); сульфид кадмия и сульфид кадмия-цинка (C.I. пигмент желтый 37 и 35); крон желтый (C.I. пигмент желтый 34), и ванадат висмута (C.I. пигмент желтый 184).
В качестве неорганического пигмента в настоящем изобретении предпочтительно используется соль металла и, более предпочтительно, оксид металла. Понятие "соль металла" в том смысле как оно употребляется в заявке относится к общепринятому определению данного понятия и представляет собой соль, содержащую по меньшей мере один катион металла и по меньшей мере один анион. Понятие "оксид металла" в том смысле как оно употребляется в заявке относится к общепринятому определению данного понятия и представляет собой соединение, содержащее по меньшей мере один атом металла и по меньшей мере один атом кислорода.
Далее, могут также применяться частицы неорганических пигментов, которые обычно используются в качестве наполнителей, например таких как оксид алюминия, гидроксид алюминия, сульфид цинка, природный и осажденный мел, сульфат бария.
В предпочтительном варианте, указанные частицы пигмента выбирают из группы, содержащей карбонат магния, сульфат бария, диоксид титана, оксид цинка, сульфид цинка, гантит, белила свинцовые, литопон, кристобалит, фарфоровую глину, и их смеси. Из всех раскрытых в заявке частиц пигмента наиболее предпочтительными являются частицы из диоксида титана, поскольку данное химическое соединение проявляет свойства пигмента и характеризуется высокой твердостью по шкале Мооса. Диоксид титана может существовать с кристаллической структурой рутильной формы, анатазной формы и брукитной формы. Обычно же диоксид титана встречается с кристаллической структурой рутильной формы или анатазной формы. По сравнению с анатазной формой структуры диоксида титана, его рутильная форма является наиболее подходящей в силу своей низкой фотолитической катализаторной активности.
Кроме того, частицы пигмента могут подвергаться последующей (дополнительной) обработке при помощи неорганических и/или органических веществ. Таким образом, указанные частицы вступают в контактное взаимодействие с неорганическими или органическими веществами. Такие вещества и методы взаимодействия известны из уровня техники. Указанные неорганические вещества включают в себя, помимо прочего, диоксид кремния и оксид алюминия. В предпочтительном варианте, последующую обработку частиц пигмента проводят посредством неорганических веществ.
Как указано выше, диоксид титана является наиболее предпочтительным соединением, которое может быть выбрано в качестве материала для частиц пигмента. Указанный диоксид титана в том виде как это раскрыто в материалах заявки может быть получен при помощи сульфатного процесса или хлоридного процесса. Его предпочтительно выбирают из группы, содержащей пигмент из необработанного диоксида титана, пигмент из обработанного немикронизированного диоксида титана, готовый пигмент из диоксида титана, и их смеси. Понятие "последующая или дополнительная обработка" в том смысле как оно употребляется в заявке относится к по меньшей мере одному этапу способа, который выполняют после получения указанного пигмента или необработанного пигмента. Такие этапы способа хорошо известны из уровня техники. К ним относятся, например, размалывание в песочной мельнице, нанесение слоев пигмента или необработанного пигмента, промывка, сушка, измельчение паром в спиральных струйных мельницах (микронайзерах), или сочетание вышеуказанных операций. В ходе обыкновенной последующей обработки, необработанный пигмент сначала подвергают размалыванию в песочной мельнице, необязательной неорганической модификации диоксидом кремния и оксидом алюминия, промывке, сушке, и измельчению паром на заключительном этапе. Последующая обработка пигмента служит для улучшения физических свойств, в особенности оптических свойств, частиц пигмента или их агломератов, а также для улучшения их химических свойств. При этом такая последующая обработка может быть ориентирована на конкретное назначение применения готового пигмента, например в качестве компонента соответствующей кроющей композиции. В соответствии с другими вариантами осуществления изобретения диоксид титана подвергают последующей обработке диоксидом кремния и/или оксидом алюминия. Таким образом, диоксид титана может обрабатываться сначала диоксидом кремния, а затем уже оксидом алюминия. Такая методика проведения последующей обработки, а также используемые для этого вещества, являются хорошо известными из уровня техники. Под дополнительно обработанными пигментами в уровне техники понимаются также готовые к использованию пигменты. Таким образом, понятие "необработанный" в том смысле как оно употребляется в заявке, относится к частицам пигмента или сырому пигменту. Следовательно, диоксид титана в соответствии с изобретением может быть использован в качестве исходного материала пигмента в соответствии с сульфатным процессом. Это вещество допускает сушку, предпочтительно методом распыления, либо диспергирование в растворителе перед операцией сушки, если это необходимо.
Регулирование размера частиц может осуществляться известными методами, например посредством размалывания или подбора конкретных условий при получении пигмента.
В предпочтительном варианте, частицы пигмента характеризуется средним размером d50 в интервале значений от 100 до 1000 нм, более предпочтительно от 200 до 500 нм.
Кроме того, указанные агломераты характеризуются показателем масляной абсорбции (маслоемкости), определенной в соответствии со стандартом IN ISO 787, частью 5, в интервале значений от 15 до 25 г/100 г, предпочтительно от 17 до 22 г/100 г.
Указанные агломераты частиц пигмента в соответствии с изобретением могут быть получены любым из известных из уровня техники соответствующих способов. Является предпочтительным, когда указанные частицы пигмента агломерируют посредством гранулирования, спекания, прессования в форме, либо диспергирования с последующей сушкой. Наиболее предпочтительным является агломерация частиц пигмента сначала посредством диспергирования, а затем выполнением последующей сушки. Диспергирование также может производиться любым из соответствующих методов, являющихся подходящими для данного процесса. Таким образом, частицы пигмента могут быть смешаны с растворителем, причем в качестве такого растворителя может применяться вода, органические соединения или их смеси. К пригодным для этого органическим растворителям относятся все органические растворители известные из предшествующего уровня техники и согласующиеся с предписанным для них назначением в соответствии с изобретением, в частности ими могут быть полярные протонные растворители и полярные апротонные растворители. К таковым без исключения относятся спирты, например изопропанол, н-пропанол, ацетон, этилацетат, этилметилкетон, тетрагидрофуран (ТГФ) и диметил сульфоксид (ДМСО). Кроме того, в качестве растворителя могут быть использованы алканы с короткой цепью, например пентан или гептан. Также, в качестве обычного диспергатора может вводиться, например, Тегомер ДА 640, триметилопропан (ТМП), октилтрихлорсилан (ОКТХС), октилтриэтоксисилан (ОКТЭС) или этидроновая кислота. Диспергирование может выполняться в соответствии с обычными методами, например в емкости, снабженной обыкновенным средством перемешивания. Является предпочтительным, когда диспергирование частиц пигмента выполняют в снабженной мешалкой бисерной мельнице. В соответствии с этим методом, могут например использоваться бисерные шарики из оксида циркония с размером от 0,4 до 0,6 мм, а измельчение частиц в мельнице может производиться при скорости вращения 3000 об/мин с продолжительностью рабочего цикла от 15 до 30 минут.
Последующая сушка может выполняться посредством любых известных из уровня техники методов. Пригодными для этой цели средствами, без ограничения, являются ленточные сушилки, полочные сушилки, барабанные сушилки, распылительные сушилки. В предпочтительном варианте, полученную в результате диспергирования дисперсию высушивают при помощи распылительной сушилки. Условия сушки подбирают с таким расчетом, чтобы происходило формирование агломератов частиц с размерами, находящимися в раскрытом в настоящей заявке интервале значений. В одном из вариантов, при помощи известных методов сепарации возможно получение указанных агломератов с размерами в более узком интервале распределения. Для получения размеров частиц как раскрывается в настоящей заявке возможно применение обычных технологий размалывания указанных агломератов. К ним без ограничения относится технология размалывания в мельнице, например в мельнице ударного типа.
Также, в данном изобретении заявляются матирующие агенты, получаемые посредством раскрытых в настоящей заявке способов.
Настоящее изобретение также относится к кроющим композициям для получения пигментированных матовых поверхностей, которые содержат раскрываемые в настоящей заявке матирующие агенты. Указанный матирующий агент может содержаться в количестве от 0,1 до 98 вес. %, предпочтительно от 1 до 50 вес. %, более предпочтительно от 2 до 25 вес. %, и наиболее предпочтительно от 3 до 23 вес. %, из расчета общего веса указанной кроющей композиции. В одном из необязательных вариантов, эти композиции могут дополнительно включать пигменты. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, указанные пигменты по своему составу идентичны пигментам указанных агломератов. Иными словами, состав дополнительно вводимых в кроющую композицию пигментов и состав пигментов, содержащихся в указанных агломератах, совпадают. Также является предпочтительным, когда в кроющей композиции не содержится дополнительного неагломерированного пигмента.
Помимо матирующего агента в соответствии с настоящим изобретением, кроющая композиция может содержать обычные матирующие агенты. В предпочтительном варианте, композиция не содержит каких либо дополнительных матирующих агентов.
Предпочтительно, когда указанная композиция состоит из обычных компонентов. В качестве таких компонентов кроющей композиции могут служить любые известные из уровня техники компоненты, которые согласуются с назначением композиции, заявленным в настоящем изобретении. В предпочтительном варианте, указанная композиция содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, содержащей связующее вещество, ингибитор пенообразования, диспергатор, наполнитель, растворитель, консервант, вспомогательное пленкообразующее средство и добавку для регулирования реологических свойств. Причем указанные консерванты включают также обычные фунгициды. В составе кроющих композиций могут присутствовать лаки, краски, в том числе типографские краски.
Настоящее изобретение дополнительно относится к пигментированной матовой поверхности подложки, отличающейся тем, что она выполнена покрытой кроющей композицией, раскрытой в материалах заявки. При этом, указанные кроющие композиции могут быть выполнены в виде однокомпонентных, двухкомпонентных и многокомпонентных красокобычного состава. Указанные краски наносят на подложку обычными методами с их последующим отверждением в зависимости от их состава, в частности, например, в зависимости от связующего вещества, которое отверждается при ультрафиолетовом облучении или сушкой. Материал подложки включают в себя без каких-либо ограничений древесину, пластмассы, металлы, бумагу, стеклоткань, и их сочетания.
Указанное изобретение дополнительно относится к пластмассе, отличающейся тем, что она содержит матирующий агент в соответствии с настоящим изобретением. В качестве указанной пластмассы может использоваться любая известная из уровня техники пластмасса, которая согласуется с назначением изобретения. Понятие "пластмасса" в том смысле как оно употребляется в материалах заявки относится к материалу, содержащему по меньшей мере 50 вес. % полимера из расчета к общему весу указанной пластмассы. Данный полимер может быть гомополимером, сополимером или привитым полимером. Кроме того, указанный полимер может быть атактическим полимером, изотактическим полимером или синдиотактическим полимером. При этом, указанная пластмасса может быть термопластом, эластомером, дуропластом или термопластическим эластомером, но предпочтительно является термопластом. Без каких-либо ограничений, указанный полимер выбирают из группы, содержащей полиолефины, полистирол, полиамид, поликетон, полиэстер, полиуретан, поли(мет)акрилат, и их смеси. Также, без каких-либо ограничений, указанный полиолефин выбирают из группы, содержащей полиэтилен, полипропилен, полибутилен, и их смеси. Причем матирующий агент может быть внедрен в указанную пластмассу при помощи известных методов, например посредством экструдирования. Введение указанного матирующего агента в пластмассу выполняют в обычных количествах. Таким образом, содержание матирующего агента в соответствии с изобретением в полученной пластмассе составляет от 0,1 до 30 вес. %, предпочтительно от 1 до 25 вес. % из расчета к общему весу указанной пластмассы.
2
И, наконец, настоящее изобретение также относится к применению агломератов частиц пигмента для матирующих пигментированных покрытий, отличающемуся тем, что указанные агломераты характеризуются средним размером d50 в интервале значений от 2 до 200 μм, предпочтительно от 2 до 100 μм, более предпочтительно от 2 до 50 μм, и наиболее предпочтительно от 2 до 20 μм, и площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) в интервале значений от 5 до 50 м/г.
В ином варианте осуществления настоящего изобретения, в качестве пигментных композиций могут также применяться смеси пигментов. Например, в таком варианте, обыкновенный пигмент, придающий поверхностям блеск, смешивают с агломератами пигмента.
Пигментная композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит агломераты частиц пигмента. Указанная пигментная композиция в готовом покрытии присутствует в форме как агломератов частиц пигмента, придающих покрываемой поверхности требуемую шероховатость, так и в форме легкодиспергируемых частиц пигмента, что отвечает стандартным требованиям, которые предъявляются к пигменту.
Указанное изобретение построено на пигментных композициях, имеющихся в покрытиях, например в лаках, красках, в том числе типографских красках, которые служат и в качестве матирующего агента и в качестве пигмента, что позволяет отказаться от использования дополнительного матирующего агента для получения матированных поверхностей.
Методики испытаний
Распределение частиц по размеру и зависящая от массы величина медианного диаметра частиц 650
Установление распределения частиц по размеру и нахождение зависящей от массы величины медианного диаметра частиц d50 выполняли методом лазерной дифракции с использованием лазерного анализатора размеров частиц Mastersizer 2000, изготовленного компанией Malvern. Для выполнения измерения, суспензию раствора Калгона (80 мл, 0,06% в дистиллированной воде) диспергировали с исследуемым материалом частиц (2 г) в течение 60 секунд с использованием мешалки Ultraturrax при скорости вращения 9500 об/мин.
Измерение выполнялось при следующих настройках аппаратуры:
Коэффициент преломления (n), среда (вода): 1,33;
Коэффициент преломления (n), диоксид титана (рутильная форма): 2,741 (при красном лазере) и 2,960 (при синем свете);
Коэффициент преломления (n), диоксид титана (анатазная форма): 2,550 (при красном лазере) и 2,500 (при синем свете);
Коэффициент поглощения (k), диоксид титана (рутильная форма): 0,08 (при красном лазере) и 0,08 (при синем свете);
Коэффициент поглощения (k), диоксид титана (анатазная форма): 0,07 (при красном лазере) и 0,08 (при синем свете); Затенение лазерного излучения: 0,8%;
Длина волны источников света: 633 нм - красный свет, 466 нм - синий цвет. Вязкость в единицах Кребса (вязкость при хранении) Вязкость свежей краски в единицах Кребса определяли с использованием вискозиметра Кребса-Стормера (вискозиметра KU-2) от компании Brookfield. Результаты измерений представлены в единицах Кребса.
Масляная абсорбция (маслоемкость)
Определяли количество масла из семян льна, необходимое для полного смачивания исследуемого материала частиц пигмента (100 г). Метод оценки маслоемкости осуществляли в соответствии со стандартом DIN ISO 787, часть 5.
Площадь удельной поверхности (по методу БЭТ)
Площадь удельной поверхности определяли/измеряли с использованием анализатора удельной поверхности и пористости Tristar 3000, изготовленного компанией Micrometrics, и на основе статического волюметрического метода в соответствии со стандартом DIN 66131.
Примеры
Пример 1а
2
3
2
Исходное вещество пигмента из диоксида титана в рутильной кристаллической форме подвергли дополнительной обработке оксидом алюминия AlO с последующим фильтрованием, промывкой, сепарацией и сушкой, но без проведения микронизации, с проведением далее повторного смешивания с водной суспензией из TiO (2,5 кг) в воде (3,25 л). Указанную суспензию диспергировали при помощи снабженной мешалкой бисерной мельницы Labstar (с диаметром бисерных шариков SiLi Beads типа ZY от 0,4 до 0,6 мм) в течение 16 минут в ходе циклического процесса с подводимой удельной мощностью равной 0,2 кВт⋅час/кг. Затем указанную суспензию высушили в компактном распылительном сушильном устройстве (Buchi Mini Spray Drier B-290).
2
После сушки распылением агломераты частиц пигмента характеризовались средним размером d50 равной 10 μм, площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) равной 16 м/г и величиной масляной абсорбции равной 20 г/100 г.
Пример 1b
После сушки распылением пигмент из примера 1а использовали для приготовления красящего состава на основе водной дисперсии (с концентрацией указанного пигмента по объему равной 19%) в соответствии с нижеследующей последовательностью операций:
Сначала был приготовлен раствор, предварительно составленный из компонентов в соответствии с Таблицей 1, с использованием емкости для растворения. Затем, указанный премикс (192,50 г) смешали с пигментом из диоксида титана (57,50 г), полученный в соответствии с Примером 1а), с использованием миксера Scandex и с добавлением стеклянных шариков (шарики SiLi Beads типа S в количестве 50 г) при длительности смешивания 30 минут.
После этого определяли вязкость в единицах Кребса (вязкость при хранении) свежеприготовленного красящего состава. Для оценки степени блеска использовали кусок контрастного черно-белого картона с последующим измерением степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) при помощи блескомера (рефлектометра) фирмы Byk-Gardner. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
Пример 2а
Посредством сушки распылением получали агломераты частиц пигмента как описано в Примере 1а, причем отличием является введение в находящуюся в бисерной мельнице суспензию препарата Tegomer DA 640 (25 г) в качестве диспергатора.
2
После сушки распылением агломераты частиц пигмента характеризовались средним размером d50 равной 10 μм, площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) равной 13,8 м/г и величиной масляной абсорбции равной 19,6 г/100 г.
Пример 2b
В соответствии с Примером 1b получили красящий состав на основе водной дисперсии с последующей оценкой вязкости в единицах Кребса и измерением степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) по аналогии с Примером 1b. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
Пример 3а
Посредством сушки распылением получали агломераты частиц пигмента как описано в Примере 2а, причем отличием является повторное смешивание указанного пигмента с суспензией в этанол/этил ацетате (3,25 л, при соотношении 1,6: 1), а не в воде (3,25 л).
2
После сушки распылением агломераты частиц пигмента характеризовались средним размером d50 равной 4 μм, площадью удельной поверхности (определенной методом БЭТ) равной 13,5 м/г и величиной масляной абсорбции равной 20,0 г/100 г.
Пример 3b
В соответствии с Примером 1b получили красящий состав на основе водной дисперсии с последующей оценкой вязкости в единицах Кребса и измерением степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) по аналогии с Примером 1b. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
Сравнительный пример 1
2
3
Сравнительный пример 1 включает приготовление красящего состава в виде водной дисперсии, как описано в Примере 1b, причем для указанного приготовления использовали пигмент из диоксида титана рутильной кристаллической формы, выпускаемый как серийная продукция под наименованием Kronos 2066 компанией Kronos International Inc., после дополнительной обработки с помощью AlO, вместо использования высушенного распылением пигмента в соответствии с примером 1а. Оценку вязкости в единицах Кребса и измерения степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) проводили по аналогии с Примером 1b. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 1 включает приготовление красящего состава в виде водной дисперсии, как описано в Сравнительном примере 1, при этом отличием данного примера является дополнительное введение в предварительно приготовленный раствор (см.Таблица 1) выпускаемого в качестве серийной продукции матирующего агента под наименованием Acematt TS100 (8,82 г, что соответствует 6 вес. % из расчета веса связующего вещества). Оценку вязкости в единицах Кребса и измерения степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) проводили по аналогии с Примером 1b. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 3 включает приготовление красящего состава в виде водной дисперсии, как описано в Сравнительном примере 1, при этом отличием данного примера является применение в качестве матирующего агента выпускаемого в качестве серийной продукции препарата Syloid W500 (8,82 г, что соответствует 6 вес. % из расчета веса связующего вещества). Оценку вязкости в единицах Кребса и измерения степени блеска (при отражении света под углом 20°, 60°, 85°) проводили по аналогии с Примером 1b. В Таблице 2 приведены результаты измерений.
При сопоставлении с выбранными для сравнительного анализа красками, полученными с добавлением серийно выпускаемого пигмента из диоксида титана и с дополнительным введением 6 вес. % серийно выпускаемого матирующего агента (Сравнительные примеры 2, 3), у полученных в соответствии с настоящим изобретением красок (Примеры 1b, 2b, 3b) обнаруживается более высокая степень матовости (меньшая степень блеска) и более низкая вязкость (в единицах Кребса). При сопоставлении с глянцевой краской, полученной с добавлением серийно выпускаемого диоксида титана, который не содержит какого-либо матирующего агента (Сравнительный пример 1), у приготовленных в соответствии с настоящим изобретением матовых красок (Примеры 1b, 2b, 3b) не наблюдается какого-либо существенного повышения вязкости (в единицах Кребса).