ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
WATER-DISPERSION PAINT AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к области лакокрасочных покрытий, а именно к способу получения водно-дисперсионной краски, а также к водно-дисперсионной краске, полученной указанным способом. Предлагаемая краска обеспечивает прочное, устойчивое к истиранию, моющееся покрытие и может быть использована для нанесения на внутренние поверхности помещений любого типа: частные квартиры, офисы, банки, концертные залы, бары, рестораны, гостиницы, больницы, школы и т.д.
Процесс приготовления декоративной композиции на водной основе представляет собой сложную задачу. Это связано с тем, что полученные гранулы не должны смешиваться друг с другом, каждая гранула должна сохранять свою реологию, позволяющую при нанесении краски создать необходимый эффект.
Из патента RU 2423402 C2 (МПК: C09D 5/29, C09D 5/28, C09D 109/00, C09D 121/00, C09D 191/00) известна первоначально одноцветная композиция для нанесения покрытия, включающая первое красящее вещество, загуститель, поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ со значением гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) менее 9 или более 11, присутствующие в количестве от 0,01 до 5 мас.%, и связующее, причем все компоненты диспергированы или растворены в органическом растворителе и воде, где после нанесения указанной композиции в виде пленки на поверхность подложки, представляющей собой стеновую или потолочную панель, первое красящее вещество становится несовместимым с указанной композицией, вследствие чего часть первого красящего вещества мигрирует в направлении внешней лицевой поверхности пленки, пока композиция покрытия еще находится в жидком состоянии, в результате чего образуется готовое покрытие, имеющее две различно окрашенные зоны, цветовой контраст (ΔЕ) между которыми составляет более 0,25.
Данная композиция содержит органический сорастворитель, который может выделяться в атмосферу после нанесения, а также слюду, которая оказывает негативное влияние на декоративный эффект от покрытия.
Из патента US 5314535 А (МПК: C09D 5/29) известен способ получения мультиколорной краски на водной основе, в соответствии с которым готовят массу для гранул, состоящую из 3 различных композиций. Первая композиция содержит вододиспергируемый пленкообразующий поперечносшитый полимер, представляющий собой систему из полиуретана или карбоксилированного полимера, низкоалкильную гидроксицеллюлозу или ее соль со щелочным металлом, пигмент, сорастворитель и воду. Вторая композиция содержит эфир целлюлозы и воду. Третья композиция содержит гептизирующий агент, водоразбухающую глину и воду. Композиции смешивают для получения геля, из которого формуют гранулы. Гель вводят в реактивную среду и перемешивают. Сила сдвига при перемешивании такова, что образуются отдельные гранулы. Состав реактивной среды: карбоксилированная полимерная система, как в первой композиции, водоразбухающая глина, пептизирующий агент, антивспениватель, смачиватель, органофункциональный силан, коллоидная двуокись кремния, сорастворитель и вода.
Недостатком указанного аналога является высокое содержание органических компонентов в краске, которые могут выделиться в атмосферу во время сушки. Кроме того, краска является недостаточно стойкой.
Из американского патента US 5114484 А (МПК: C09D 5/29) известен способ получения мультиколорной краски на водной основе, включающий получение первой смеси вододиспергируемого пленкообразующего поперечносшитого карбоксилированного полимера на основе сополимера стирола и акрилата, гидроцеллюлозы, сшивающего агента - азиридина или карбамида, пигмента, органического сорастворителя и воды, получение второй смеси, состоящей из эфира целлюлозы и воды, и получение третьей смеси, состоящей из пептизирующего агента, водоразбухающей глины и воды. Указанные три смеси перемешивают с образованием массы для гранул. Массу для гранул диспергируют в реактивную среду, состоящую из пептизирующего агента, водоразбухающей глины и воды.
Недостатком данной краски является ее недостаточно высокие реологические свойства, поскольку образующиеся гранулы являются нестойкими и во время перемешивания и транспортировки смешиваются.
Известен также способ получения мультиколорной краски на водной основе (патент RU 2238287 C2, МПК: C09D 5/02, 5/29), где получают массу для гранул путем смешивания пленкообразующего полимера, производного целлюлозы, пигмента и добавок. Приготовление реактивной среды осуществляют путем смешивания водоразбухающей глины, добавок и воды. Получение гранул проводят путем добавления массы для гранул в реактивную среду и их перемешивания и смешивания гранул. Саму массу для гранул получают с использованием пленкообразующего полимера в виде полимерной эмульсии, в качестве производного целлюлозы используют эфир целлюлозы, в качестве добавок - биоцид, поверхностно-активное вещество и слюду.
Недостатком данной краски является добавление слюды в массу для приготовления гранул, что при нанесении не позволяет добиться необходимого декоративного эффекта
Настоящее изобретение направлено на создание декоративной водно-дисперсионной краски, лишенной вышеуказанных недостатков и позволяющей получить декоративное покрытие, отвечающее самым высоким потребительским требованиям.
Изобретение относится к водно-дисперсионной краске, а также к способу ее получения.
Техническим результатом является создание водно-дисперсионной краски повышенной прочности, стойкой к истиранию, позволяющей получать моющееся экологически безопасное покрытие при нанесении на поверхность. Кроме того, за счет реологических свойств гранул краска лучше распространяется по поверхности, что позволяет достичь декоративного эффекта, к примеру, в виде облаков и легкого тумана.
Указанный технический результат достигается тем, что предложенный способ получения водно-дисперсионной краски включает смешивание гранул пигмента на основе диоксида титана с реактивной средой, при этом используют гранулы одного цвета, предварительно полученные смешиванием основы для гранул на базе стиролакриловой дисперсии с реактивной средой, содержащей коллоидный синтетический силикат слоистой структуры, триполифосфат натрия, консервант и воду, указанные гранулы затем вводят в реактивную среду, после чего к полученной смеси добавляют связующее и консервант.
Для получения краски необходимо создать условия для получения гранул одного цвета, не сливающихся в однородную массу, находящихся в свободном состоянии в прозрачной составляющей краски, которая одновременно является связующим, и образует при нанесении прочное, устойчивое к истиранию экологически чистое покрытие с необходимым декоративным эффектом.
Основа для гранул в соответствии с изобретением может быть получена путем растворения в воде диспергирующего агента, консерванта, первой половины пеногасителя, диоксида титана и наполнителя с последующим диспергированием на дисольвере, после чего в полученную пасту добавляют пленкообразующее, вторую половину пеногасителя и коалесцент, перемешивают и загущают с помощью водорастворимого неионного эфира целлюлозы.
В целях стабилизации указанных гранул перед смешиванием с реактивной средой, связующим и консервантом их желательно выдержать в течение времени от 2 до 24 часов до их стабилизации.
В соответствии с изобретением связующее может быть получено путем растворения в воде консерванта, стиролакриловой дисперсии и коалесцента.
В предпочтительном варианте изобретения для получения краски используют гранулы белого цвета размером приблизительно от 3 до 5 мм.
Данные гранулы могут быть получены путем смешивания реактивной среды в количестве от 30 до 50 масс.% с основой для получения гранул в количестве от 50 до 70 масс.% в дисольвере или аппарате с мешалкой.
В соответствии с другим аспектом изобретения указанный технический результат достигается тем, что предлагается водно-дисперсионная краска, полученная любым из вышеописанных способов.
Заявленная группа изобретений позволяет получить водно-дисперсионную краску, позволяющую создать декоративный эффект легких воздушных облаков или тумана с высокими потребительскими свойствами.
Получаемые заявленным способом краски на водной основе могут быть использованы для получения экологически чистых, без запаха, с хорошей адгезией, прочных и легконаносимых покрытий. После высыхания образуется прочное, устойчивое к истиранию моющееся покрытие.
Ниже более подробно описан состав и способ получения заявленной водно-дисперсионной краски.
В состав краски входят следующие виды сырья:
- Пленкообразующее: стиролакриловая дисперсия, полученная при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. Температура стеклования (Тст) пленкообразующего от 0°C до 40°C, массовая доля нелетучих веществ составляет 45-50%.
- Диспергирующий агент, полученный на основе полиакрилатов. В частности, может использоваться Диспергатор пигментов А, выспускаемый компанией БАСФ Акциенгезельшафт и представляющий собой водную дисперсию полимеракрила. Могут использоваться и другие известные диспергаторы на основе полиакрилатов. Диспергатор укрепляет поверхность пигментов и наполнителей, стабилизирует их за счет электростатического отталкивания.
5
3
10
Смачивающий и диспергирующий агент. Применяется триполифосфат натрия, химическая формула - NaPO. Смягчает воду за счет образования комплексов с ионами металлов.
- Реологическая добавка: коллоидный синтетический силикат слоистой структуры. Действие основано на образовании пространственных гелей из частиц пластинчатой формы или имеющих форму цепочек. Пространственная ориентация возникает вследствие противоположных зарядов поверхности частиц, что обеспечивает тесный контакт между ними, таким образом возникает структура «карточного домика». В качестве добавки может использоваться хорошо известный тиксотропный загуститель на основе слоистых силикатов Laponite RD, выпускаемый компанией Rockwood Clay Additives.
- Консервант: вещество, выделяющее формальдегид, предохраняет краску от микробного заражения, грибков и дрожжей при хранении. Может использоваться ACTICIDE FI@ (N), биоцид для консервирования, представляющий собой смесь изотиазолинонов с формальдегидсодержашей системой на основе гидроксиметилуреида (HMU) со слабым запахом.
- Пеногаситель: применяется быстродействующий пеногаситель, содержащий минеральное масло. Может использоваться пеногаситель Foammaster NXZ или пеногасители серии BYK-030 с алифатическими минеральными маслами. Облегчает выход пузырьков воздуха из смеси после диспергирования в течение 5-7 минут.
Коалесцент (тексанол,бутилдигликоль,бутилдигликольацетат), подбирается в зависимости от температуры стеклования стиролакриловой дисперсии, т.к. процесс пленкообразования происходит за счет испарения воды и коалесценции (слипание при сближении) частиц высокомолекулярного полимера.
- Загуститель: применяется водорастворимый неионный эфир целлюлозы (гидроксиэтилцеллюлоза, этилгидроксиэтил целлюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза), реологические свойства водных растворов которых зависят от молекулярной массы, наличия гидрофильных заместителей, степени замещения и концентрации.
- Пигмент: В качестве пигмента могут использоваться минеральные компоненты для придания краски цвета. В частности, для достижения белого цвета может использоваться диоксид титана рутильной формы с содержанием водорастворимых примесей не более 1-2% масс.
3
- Наполнитель: В качестве наполнителя может использоваться карбонат кальция (химическая формула CaCO) с содержанием основного вещества не менее 98% масс., выпускаемый под маркой OMYACARB 1-KA.
Способ получения краски состоит из нескольких стадий:
I Стадия: Приготовление основы для получения гранул
Для получения основы используется следующее сырье (масс.%):
- Пленкообразующее: стиролакриловая дисперсия, полученная при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом в количестве 10-50%
- Диспергирующий агент: на основе полиакрилатов, от 0,1%-2,0%.
- Консервант: 0,1-3,0%.
- Коалесцент: 0,1-5%.
- Пеногаситель: быстродействующий пеногаситель, содержащий минеральное масло, 0,05-0,5%.
- Загуститель: водорастворимый неионный эфир целлюлозы 0,5-3,0%.
- Пигмент: диоксид титана рутильной формы 7,0-20,0%.
- Наполнитель: карбонат кальция от 10,0-45,0%.
- Вода - остальное.
Предлагаемый состав получают следующим образом: в воде растворяют диспергирующий агент, консервант, половину пеногасителя, добавляют диоксид титана и наполнитель с последующим диспергированием на дисольвере. Затем полученную пасту смешивают с пленкообразующим, добавляют вторую часть пеногасителя, коалесцент. Хорошо перемешивают и загущают с помощью водорастворимого неионного эфира целлюлозы.
Данный состав основы для получения гранул обеспечивает необходимую прочность, упругость, стойкость к перемешиванию в однородную массу гранул, полученных на IV стадии. Основа не смешивается с реактивной средой, что позволяет каждой грануле существовать отдельно в общей массе водно-дисперсионной краски.
II Стадия: Приготовление реактивных сред
Для приготовления реактивных сред используется следующее сырье:
- Реологическая добавка: коллоидный синтетический силикат слоистой структуры от 0,5%-8,0%
- Смачивающий и диспергирующий агент: триполифосфат натрия от 0,1-0,7%.
- Консервант: 0,1-3,0%.
- Вода - остальное.
Предлагаемый состав получают следующим образом: в воде растворяют триполифосфат натрия, консервант. Вводят коллоидный синтетический силикат слоистой структуры, перемешивают в аппарате с мешалкой до получения стабильного прозрачного геля.
В качестве реактивной среды используются гели разной концентрации, которая достигается путем смешения полученного геля с водой.
Реактивная среда, полученная по данной рецептуре, образует прозрачный гель, не позволяющий частицам основы смешиваться друг с другом в однородную массу при перемешивании.
III Стадия: Приготовление связующего для всей композиции
Для приготовление связующего используется следующее сырье:
Пленкообразующее: стиролакриловая дисперсия, полученная при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом в количестве 10-80%.
- Коалесцент: 0,1-5,0%.
- Консервант: 0,1-3,0%.
- Вода - остальное.
Предлагаемый состав получают следующим образом: в воде растворяют консервант, после при постоянном перемешивании вводят стиролакриловую дисперсию и коалесцент. Процесс приготовления связующего происходит в аппарате с мешалкой, с таким числом оборотов, которое исключает образование пены.
В приведенных ранее способах приготовления красок связующее вводится в процессе получения гранул, а в нашем случае связующее вводится после получения гранул и является пленкообразующим для всей рецептуры краски. Реактивная среда является еще и загустителем во всей рецептуре краски, что обуславливает улучшенные реологические свойства краски, позволяющие достичь декоративного эффекта, к примеру, в форме облаков и тумана.
IV. Стадия: Получение гранул белого цвета
В дисольвер (можно также использовать аппарат с мешалкой) загружают реактивную среду в количестве от 30% до 50% (масс.) в зависимости от концентрации и добавляют основу для получения гранул в количестве 70 - 50% (масс.). Перемешивают со скоростью мешалки позволяющей получить в массе гранулы размером 3-5 мм. Оставляют приготовленные гранулы для стабилизации на время от 2-х до 24-х часов.
V. Стадия: Получение водно-дисперсионной краски «АСТИ-НЕБИА»
В дисольвер (можно также использовать аппарат с мешалкой) загружают реактивную среду в количестве от 30% до 50% (масс.); гранулы белого цвета в количестве от 30% до 50% (масс.); перемешивается со скоростью вращения перемешивающего устройства, не позволяющей разбить гранулы. Добавляется связующее из 3-ей стадии в количестве от 1,0% до 20,0% (масс.) и консервант в количестве 0,1-0,5% (масс.).
Полученная краска аккуратно перемешивается с сохранением размера гранул.
В результате получается водно-дисперсионная краска, создающая прочное моющееся покрытие, создающее при нанесении на поверхность декоративный эффект легких воздушных облаков или тумана.