ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ Российский патент 2001 года по МПК C09D133/04 C09D5/02 

Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионных красок, предназначенных для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, оштукатуренным, деревянным и другим пористым строительным материалам, по старым покрытиям, для окраски стволов деревьев.

Известна "Краска водно-дисперсионная" по а.с. N 2073049 С1, кл. 6 С 09 D 109/08, 5/02, Россия, 1997 г., содержащая, мас.%:
латекс бутадиенстирольный - 25 - 35
мел - 8 - 15
каолин - 9 - 12
натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,4 - 1
диметиловый эфир полиоксиметиленгликоля (ДЭПОМГ) - 3 - 5
масло трансформаторное - 1 - 3
эмульгатор - 0,05 - 0,5
двуокись титана - 6 - 12
карбамид - 2 - 4
смесь азокрасителей ("Тамбовская краска") - 0,05 - 0,5
уайт-спирит или бензин марки Б-70 - 1 - 2
вода - остальное
Недостатком композиции является достаточно плохая укрывистость, что влечет за собой большой расход краски, необходимость увеличения количества слоев краски при нанесении на поверхность.

Известна "Водно-дисперсионная композиция для покрытий" по а.с. СССР N 1733451 А1, кл. С 09 D 5/02, 1989 г., содержащая, мас.%:
водную дисперсию полимерного пленкообразователя (в пересчете на сухое вещество) - 5,0 - 10,0
органорастворимую смолу - 5,0 - 20,0
эмульгатор - 0,3 - 1,0
загуститель - 0,1- 3,0
поливинилбутиловый эфир - 0,1 - 2,0
воду - остальное
В композицию могут быть введены наполнители, фунгициды, коалесцирующие добавки и органические растворители.

Данная композиция имеет низкие прочностные характеристики, что проявляется при эксплуатации в виде отшелушивания, сколов, трещин краски и т. п., возможное использование органических растворителей вредных для организма.

Известен также "Водоразбавляемый лакокрасочный состав" по а.с. СССР N 1632967 А1, кл. С 09 D 5/02, 1986 г., содержащий мас. ч:
продукт сополимеризации малеинизированного эфира триметилолпропана и жирных кислот таллового масла с мономерами фракций жидких продуктов пиролиза углеводородов с температурой кипения 35-193^oC при их массовом соотношении 100 : 33-82 - 100
пигмент - 30 - 42
бутиловый спирт - 15,7 - 18,0
25%-ный водный раствор аммиака - 10,2 - 10,4
изопропиловый спирт - 8,1 - 8,6
вода - 92 - 108
Данная композиция имеет довольно специфическую, узкую область применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является "Водно-дисперсионная композиция" по патенту РФ N 2073047 С1, кл. 6 С 09 D 5/02, 1992 г.

Композиция содержит, мас. ч:
пленкообразователь (в пересчете на сухое вещество) - (эмульсия акриловая) - 100
пигмент-(двуокись титана) - 15 - 35
наполнитель - (тальк) - 70- 100
загуститель - (натрий карбоксиметилцеллюлоза) - 7 - 15
эмульгатор - (полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола) - 1 - 6
биоцидная добавка 2,6-ди-третбутил-4-метилфенол - 0,01 - 0,25
вода - 220 - 600
В состав могут вводиться также диспергаторы, например полифосфат натрия.

В данной композиции не указано использование ее для наружных отделочных работ, не проведены испытания на морозостойкость, твердость, прочность.

Задачей изобретения является создание водно-дисперсионной композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, в частности высокой атмосфероустойчивостью, прочностью покрытия, хорошей укрывистостью.

Задача решается за счет того, что в известную композицию, содержащую пленкообразователь - водную эмульсию акрилового сополимера, пигмент - двуокись титана, наполнитель - тальк, загуститель - натрий карбоксиметилцеллюлозу, эмульгатор - полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, дис- пергатор - полифосфат натрия, биоцидную добавку и воду, дополнительно вводится в качестве антифриза - диэтиленгликоль, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве стабилизатора - поливиниловый спирт, в качестве стабилизатора pH среды - аммиак (25%-ный водный раствор), кроме того, композиция содержит дополнительно в качестве наполнителя микрокристаллическую целлюлозу с размерами частиц 10 - 100 мкм, а в качестве биоцидной добавки - тиурам "Д", при следующих соотношениях, мас.%:
водная эмульсия акрилового сополимера - 48,0 - 48,2
двуокись титана - 19,86 - 19,90
тальк - 6,8 - 7,2
натрий карбоксиметилцеллюлоза - 0,19 - 0,21
полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола - 0,02 - 0,03
полифосфат натрия - 0,10 - 0,11
диэтиленгликоль - 1,76 - 1,79
трибутилфосфат - 0,28 - 0,30
поливиниловый спирт - 0,41 - 0,42
аммиак (25%-ный водный раствор) - 0,50 - 0,51
микрокристаллическая целлюлоза с размерами частиц 10 - 100 мкм - 6,8 - 7,2
тиурам "Д" - 0,19 - 0,20
вода - остальное
В качестве пленкообразующего в композиции используется водная эмульсия акрилового сополимера "Эмульсар 272" (ТУ 6-02- 00209912-60-97), представляющая собой жидкость молочно-белого цвета без каогулюма и механических примесей, неограниченно растворимая в воде.

Акриловая эмульсия "Эмульсар 272" - продукт сополимеризации в водной среде бутилакрилата, стирола и кислоты метакриловой в присутствии эмульгаторов, инициаторов и различных добавок.

В качестве пигмента в композицию вводится двуокись титана (ГОСТ 9808-84).

В качестве наполнителя композиция содержит тальк (ГОСТ 13145-67, ГОСТ 19284-79).

В качестве загустителя используется натрий карбоксиметилцеллюлоза (ТУ 6-55-40-90), представляющая собой мелкозернистое порошкообразное вещество, содержащее волокна от белого до кремового цвета.

В качестве эмульгатора композиция содержит полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола ОП-7, ОП-10 (ГОСТ 8433-81), представляющий собой маслоподобную жидкость или пасту светло-желтого цвета.

В качестве диспергатора состав содержит полифосфат натрия (ТУ 48-0328-21-92), представляющий собой прозрачное стекловидное вещество.

В качестве антифриза композиция содержит диэтиленгликоль (ГОСТ 10136-77), представляющий собой бесцветную или желтоватую жидкость.

В качестве пеногасителя используется трибутилфосфат (ТУ 6-02-733-84), представляющий собой прозрачную маслянистую жидкость.

В качестве стабилизатора используется поливиниловый спирт (ГОСТ 10779-78), представляющий собой порошок или крупинки белого или желтоватого цвета.

В качестве стабилизатора pH среды в композицию вводится 25%-ный водный раствор аммиака (ГОСТ 9 - 92).

Микрокристаллическая целлюлоза является идеальным наполнителем в данной композиции. Применение микрокристаллической целлюлозы в водно-дисперсионной краске повышает прочность, устойчивость покрытия, атмосферную устойчивость.

Микрокристаллическая целлюлоза обладает высокой удельной поверхностью, хорошей способностью к структурированию воды и водных растворов. На этом свойстве основано использование ее также в качестве загустителя, регулятора вязкости. Благодаря большому количеству пор микрокристаллическая целлюлоза стабилизирует водно- дисперсионную краску.

Микрокристаллическая целлюлоза применяется также при получении непрозрачной краски, своеобразного текстурного покрытия.

Микрокристаллическая целлюлоза представляет собой белый порошок, без запаха, не растворим в воде, спирту, частицы размером 10 - 100 мкм, степень полимеризации - 300. Получают из целлюлозы марок ЦА, ХЦ, РБ, сульфитной вискозной путем гидролиза в растворителях неорганических кислот (ТУ 9199-005-12043303-95).

В качестве биоцидной добавки, антисептика используется тиурам "Д" (ГОСТ 740-76), представляющий собой порошок белого цвета.

Водно-дисперсионная композиция готовится по следующей технологии.

Предварительно готовят пигментную пасту.

В смеситель, снабженный рубашкой, заливают расчетное количество горячей воды, при работающей мешалке и достижении температуры в смесителе 50-60^oC загружают натрий карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт, полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола ОП-7, ОП-10, постепенно порциями загружают диэтиленгликоль, трибутилфосфат и тщательно перемешивают. Затем добавляют полифосфат натрия, двуокись титана, тальк, тиурам "Д", микрокристаллическую целлюлозу.

Загрузка пигмента, наполнителей в смеситель производится в 2-3 приема с перерывами между ними 5-10 минут. После перемешивания пасты в смесителе в течение 45-90 минут, готовая паста поступает в двухвалковый смеситель.

Диспергирование пигментной пасты производится методом вальцевания на горизонтальных обогреваемых вальцах типа ВПП-1430 при температуре 75^oС в течение 15 минут, далее в смеситель последовательно загружают 25%-ный водный раствор аммиака, водную эмульсию акрилового сополимера "Эмульсар 272", оставшуюся воду. Все тщательно перемешивается в течение 30 мин.

Примеры конкретного выполнения приведены в таблицах 1, 2.

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, качество водно-дисперсионной краски не уступает качеству прототипа, а по некоторым параметрам и превосходит.

Результаты выполнения опытных работ показали перспективность использования микрокристаллической целлюлозы в строительных материалах, в первую очередь в водно-дисперсионной краске, что гарантирует получение качественного продукта, снижает себестоимость продукции, путем частичной замены наполнителя и загустителя на микрокристаллическую целлюлозу. Кроме того, предлагаемое техническое решение предусматривает использование микрокристаллической целлюлозы по ряду показателей (микробиология, белизна), не прошедшей требования для пищевой и фармакологической промышленности.

Данное техническое решение подтверждено экспериментально на заводе им. С. М.Кирова в процессе изготовления рецептур водно-дисперсионных красок различного назначения, а также в процессе покраски и последующей эксплуатации фасадов зданий в условиях климатической зоны Урала.

Композиция для покрытия может быть использована для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, отштукатуренным, деревянным и другим пористым строительным материалам, по старым покрытиям, для окраски стволов деревьев. Она содержит водную эмульсию акрилового сополимера, двуокись титана, тальк, натрий карбоксиметилцеллюлозу, полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, полифосфат натрия, диэтиленгликоль, трибутилфосфат, поливиниловый спирт, аммиак (25%-ный водный раствор), микрокристаллическую целлюлозу с размерами частиц 19-100 мкм, воду. Использование микрокристаллической целлюлозы с размерами частиц 10-100 мкм в качестве наполнителя позволило получить качественный продукт с хорошими физико-механическими характеристиками, снизить себестоимость продукции. 2 табл.

Водно-дисперсионная композиция для покрытия, включающая пленкообразователь - водную эмульсию акрилового сополимера, пигмент - двуокись титана, наполнитель - тальк, загуститель - натрий карбоксиметилцеллюлозу, эмульгатор - полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, диспергатор - полифосфат натрия, биоцидную добавку и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антифриз-диэтиленгликоль, пеногаситель - трибутилфосфат, стабилизатор - поливиниловый спирт, стабилизатор pH-среды - аммиак (25%-ный водный раствор), в качестве наполнителя - микрокристаллическую целлюлозу с размерами частиц 10 - 100 мкм, а в качестве биоцидной добавки - тиурам "Д", при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водная эмульсия акрилового сополимера - 48 - 48,2
Двуокись титана - 19,86 - 19,90
Тальк - 6,8 - 7,2
Натрий карбоксиметилцеллюлоза - 0,19 - 0,21
Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола - 0,02 - 0,03
Полифосфат натрия - 0,10 - 0,11
Диэтиленгликоль - 1,76 - 1,79
Трибутилфосфат - 0,28 - 0,30
Поливиниловый спирт - 0,41 - 0,42
Аммиак (25% водный раствор) - 0,50 - 0,51
Микрокристаллическая целлюлоза размерами частиц 10 - 100 мкм - 6,8 - 7,2
Тиурам "Д" - 0,19 - 0,20
Вода - Остальное