СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МУЛЬТИКОЛОРНОЙ КРАСКИ Российский патент 2004 года по МПК C09D5/02 C09D5/29 

Изобретение относится к мультиколорным краскам на водной основе, которые используют для получения покрытий с хорошими характеристиками и различными цветовыми сочетаниями.

Мультиколорные краски являются экологически чистым, без запаха, удобным в нанесении прочным покрытием, обладающим хорошей адгезией.

В отличие от красок на неводной основе во время нанесения и после высыхания практически не имеют запаха.

После нанесения на поверхность и высыхания мультиколорные краски образуют отдельные пятна или крапины разного цвета. Благодаря этому можно создавать покрытия с любыми цветовыми сочетаниями и рисунками.

В результате получается гигиеничное, моющееся покрытие с высокой степенью износостойкости (до 28000 циклов).

Однако приготовление мультиколорной краски на водной основе представляет собой довольно сложную задачу. Это связано с тем, что отдельные цветные гранулы, входящие в дисперсную фазу такой краски, не должны смешиваться друг с другом и должны удерживать в себе пигмент.

Кроме того, гранулы должны иметь достаточно высокую структурную целостность в дисперсионной среде. Структурно слабые гранулы будут разрушаться и становиться частью дисперсионной среды. Это приводит к смешению цветов.

Все это предъявляет определенные требования к составу как гранул, так и дисперсионной или реактивной среды, а также к способу получения краски на водной основе.

Известен способ получения мультиколорной краски на водной основе, который заключается в следующем.

Готовят массу для гранул, состоящую из трех различных композиций.

Первая композиция содержит вододиспергируемый пленкообразующий поперечносшитый полимер - систему из полиуретана и/или карбоксилированного полимера, низкоалкильную гидроксицеллюлозу или ее соль со щелочным металлом, пигмент, сорастворитель и воду.

Вторая композиция содержит эфир целлюлозы и воду, а третья - пептизирующий 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 (US 5314535, C 09 D 5/29, 24.05.1994).

Недостатком данного способа является необходимость приготовления трех различных композиций для получения массы для гранул, что усложняет процесс. Кроме того, реактивная среда содержит большое количество органических компонентов, которые могут выделяться в атмосферу при сушке краски.

Известен другой способ получения мультиколорной краски на водной основе.

Способ включает: образование первой смеси вододиспергируемого пленкообразующего поперечносшитого карбоксилированного полимера на основе сополимера стирола и акрилата, гидроксицеллюлозы, сшивающего агента - азиридина или карбодиимида, пигмента, органического сорастворителя и воды.

Образование второй смеси, состоящей из эфира целлюлозы и воды. Образование третьей смеси, состоящей из пептизирующего агента, водоразбухающей глины и воды.

Затем эти смеси перемешивают с образованием массы для гранул.

Массу для гранул диспергируют в реактивную среду, состоящую из пептизирующего агента, водоразбухающей глины и воды.

Сила сдвига при перемешивании массы для гранул и реактивной среды такова, чтобы предотвратить разбивание гранул и их перемешивание со средой.

Для получения краски с множеством оттенков готовят несколько масс для гранул с различной окраской (US 5114484, C 09 D 5/29, 19.05.1992).

Недостатком способа является то, что образующиеся гранулы не стойкие и при перемешивании и транспортировке цвета смешиваются.

Наиболее близким к предложенному является способ получения мультиколорной краски, заключающийся в следующем.

Смешивают композицию А, которая включает пленкообразующий карбоксилированный полимер на основе сополимера стирола и акрилата 10-40 мас.%, гидроксицеллюлозу с C₁-C₄ 0,5-2,0 мас.%, сшивающий агент - азиридин или карбодиимидин 0,5-10 мас.%, воду 20-80 мас.%, органический сорастворитель 0-10 мас.%, пигмент 0-30 мас.%.

Композиция А может содержать добавки: пластификатор (адипаты, себацинаты, глюконаты и др.) 0-3 мас.%, связующие агенты (эпоксидированные силоксаны) 0-0,5 мас.%, пеногасители 0-0,5 мас.%, а также смачиватели, фунгициды, нейтрализаторы и т.д.

Готовят композицию В, смешивая четвертичную аммониевую соль эфира целлюлозы 0,5-5 мас.% и воду 95-99,5 мас.%.

Готовят композицию С, смешивая пептизирующий агент - пирофосфат натрия 0,5-2 мас.%, водоразбухающую глину (гекторит, сапонит, монтмориллонит и др.) 5-10 мас.% и воду 88-95 мас.%.

Из композиций А, В, С или А и В или А и С получают массу для гранул. Соотношение композиций для получения массы для гранул составляет А:В=(85:15)-(80:20), А:С=(85:15)-(80:20), и А:В:С= 70:15:15 до 80:10:10.

Массу для гранул диспергируют в реактивной среде при массовом соотношении масса для гранул: реактивная среда, равном (1:1)-(6:4). Реактивная среда представляет собой композицию С, разбавленную водой в соотношении 1:1.

Массу для гранул перемешивают с реактивной средой до получения гранул размером от 0,2 до 15 мм.

Для получения краски с различным цветом гранул готовят композиции А с различными пигментами.

Полученная краска имеет следующий состав, мас.%:

Карбоксилированный полимер 2-20

Гидроксицеллюлоза 0,1-0,5

Пигмент 2-20

Сшивающий агент 0,5-3

Соль эфира целлюлозы 0,1-2

Глина 1-10

Пептизирующий агент 0,1-1

Сорастворитель 1,5-3

Вода 38-92

Смачиватель 0,1-0,5

Пеногаситель 0,05-0,5

Пластификатор 0,1-1

Связующий агент 0,05-0,25

Нейтрализатор 0,05-0,5

(см. WO 92.19687, C 09 D 5/29, 12.11.1992).

Недостатком данного способа является получение краски с гранулами недостаточной вязкости. Это ухудшает цветовую стабильность, устойчивость к перемешиванию, вызывает сложности в нанесении.

Результатом изобретения является создание краски с устойчивыми гранулами и простой в нанесении.

Для решения этой задачи в способе получения мультиколорной краски, включающем приготовление массы для гранул путем смешивания пленкообразующего полимера, производного целлюлозы, пигмента и добавок, приготовления реактивной среды путем смешивания водоразбухающей глины, добавок и воды, получение гранул путем добавления массы для гранул в реактивную среду и их перемешивания, и смешивание гранул, приготовление массы для гранул проводят с использованием пленкообразующего полимера в виде полимерной эмульсии, в качестве производного целлюлозы используют эфир целлюлозы, в качестве добавок - биоцид, поверхностно-активное вещество, слюду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимерная эмульсия 1,0-20,0

эфир целлюлозы 0,05-6,0

биоцид 0,01-0,4

поверхностно-активное вещество 0,1-0,2

слюда 0,2-6,0

пигменты 0,2-20,0

вода остальное

приготовление реактивной среды проводят с использованием в качестве добавок биоцида и неорганической соли поливалентного и/или тяжелого металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

водоразбухающая глина 0,5-3,0

биоцид 0,01-1,3

неорганическая соль 1,0-20,0

вода остальное

получение гранул проводят при массовом соотношении массы для гранул и реактивной среды, мас.%:

реактивная среда 10-60

масса для гранул 40-90

причем смешивание гранул различных цветов проводят в присутствии композиции, содержащей, мас.%:

суммарное содержание гранул различных цветов 59-95

карбонат кальция 0,1-6,0

пеногаситель 0,05-0,5

коалесцент 0,05-1,0

полимерная эмульсия 2,0-30,0

биоцид 0,01-0,4

30% водный раствор

гидроксида натрия 0,05-3,0

вода остальное

Одним из частных случаев осуществления способа является то, что получение гранул и смешивание гранул можно проводить одновременно, добавляя в реактивную среду массу для гранул различных цветов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суммарное содержание массы для гранул различных цветов 40-75

реактивная среда 2-30

карбонат кальция 0,1-6,0

пеногаситель 0,05-0,5

коалесцент 0,05-1,0

полимерная эмульсия 2,0-30,0

биоцид 0,01-0,4

30% водный раствор

гидроксида натрия 0,05-3,0

Вода остальное

Использование пленкообразующего полимера в виде полимерной эмульсии, а в качестве производного целлюлозы - эфир целлюлозы, позволяет получать более крупные по размеру гранулы.

Добавки биоцида, поверхностно-активного вещества и слюды повышают вязкость гранул и предотвращают разложение краски с течением времени.

При использовании компонентов для получения массы для гранул в количествах ниже заявленных не удается получать гранулы, т.к. все компоненты перемешиваются с реактивной средой.

Если содержание компонентов превышает верхний предел заявленных соотношений, то гранулы не образуются при перемешивании с реактивной средой за счет повышенной вязкости. Происходит расслоение смесей на две фазы.

Содержащаяся в реактивной среде водоразбухающая глина обволакивает гранулы, образуя нерастворимые в воде золи.

При использовании реактивной среды с добавкой неорганической соли поливалентного и/или тяжелого металла в заявленном интервале компонентов неорганическая соль взаимодействует с эфирами целлюлозы, создавая более устойчивые гранулы, чем только с водоразбухающей глиной, благодаря образованию на поверхности нерастворимой пленки.

Если реактивная среда не содержит водоразбухающую глину, то гранулы, образованные эфиром целлюлозы и солями металлов, получаются слишком жесткими, а краску будет трудно наносить.

Интервалы содержания компонентов в реактивной среде связаны с содержанием компонентов в массе для гранул. Их изменение приводит к невозможности получения гранул.

Для получения собственно мультиколорной краски проводят смешивание гранул отдельных цветов в разноцветный материал.

Гранулы разных цветов смешивают с добавками, необходимыми для получения качественного покрытия, и известными в данной области техники.

При нарушении интервалов содержания компонентов краски или изменения ее качественного состава получается покрытие с плохой водной устойчивостью и цветовой стабильностью.

Осуществление способа получения мультиколорной краски с одновременным получением гранул и их смешиванием значительно упрощает процесс.

Выбор интервалов содержания компонентов при этом определяется следующим. В случае, если содержание компонентов будет ниже заявленного интервала, то гранулы получаются слишком мелкими, нестойкими и могут смешиваться с реактивной средой. Кроме того, покрытие получается некачественным.

При выходе за верхний интервал содержания компонентов ухудшается цветовые характеристики покрытия, оно получается слишком толстым, легко царапается.

Для получения краски используют известные компоненты: пленкообразующие полимеры - стиролакриловые латексы или поливинилакриловые дисперсии и др., эфир целлюлозы - натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (бланоза) и др., водоразбухающие глины - лапонит (гекторитная глина), бентонит (органические модификации монтмориллонита)и т.д., биоциды - глокил (гексагидро-1,3,5-три-сим-триозин), мергал (N-метилизотиазолинон) и др., поверхностно-активные вещества - оротан (полиакрилат аммония), алкилфосфаты и др., коалесценты - тексанол (2,2,4-триметил-1,3-пентандиол), дованол (эфир пропиленгликоля и дипропиленгликоля) и др., загустители - эфиры целлюлозы, такие как тиллоза (гидроксиэтилцеллюлоза), целосаец (гидроксиэтилцеллюлоза), натросол (гидроксиэтилцеллюлоза) и др.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1

1.1 Получение массы для гранул.

Компоненты берут в следующих количествах, мас.%:

полимерная эмульсия

стиролакриловой кислоты 1,0

эфир целлюлозы (бланоза) 0,05

поверхностно-активное

вещество (оротан) 0,01

биоцид (глокил) 0,01

слюда 0,2

пеногаситель (родолайн) 0,01

коалесцент (тексанол) 0,05

диоксид титана 20

Добавляют 78,58 мас.% воды. Массу тщательно перемешивают до однородного состояния.

Получают массу для гранул белого цвета.

1.2 Получение реактивной среды.

70 мас.% сульфата алюминия, 3,0 мас.% водоразбухающей глины (лапонит) и 0,3 мас.% биоцида (глокил) смешивают до однородной массы с 26,7 мас.% воды. Дают выстояться в течение 10 час для набухания глины.

1.3 Получение гранул

Массу для гранул белого цвета в количестве 100 кг вводят в реактивную среду в количестве 30 кг. Перемешивают со скоростью оборота мешалки не более 300 об/мин, чтобы не происходило разбивания гранул.

Получают 130 кг гранул белого цвета. Размер гранул 0,5-1,5 мм. Гранулы устойчивые, не разбиваются при перемешивании.

Пример 2

2.1 Получение массы для гранул.

Компоненты берут в следующих количествах, мас.%:

полимерная эмульсия

полиакриловой кислоты 20,0

эфир целлюлозы (бланоза) 6,0

поверхностно-активное

вещество (оротан) 0,2

биоцид (глокил) 0,4

слюда 6,0

пеногаситель (родолайн) 0,8

коалесцент (дованол) 0,5

фталоцианидовый голубой 0,2

Добавляют 65,9 мас.% воды. Массу тщательно перемешивают до однородного состояния и диспергируют до 5 мкм. Получают массу для гранул голубого цвета.

2.2 Получение реактивной среды

1 мас.% хлорида цинка, 0,5 мас.% водоразбухающей глины (бентонит) и 0,01% биоцида (глокил) смешивают с 98,49 мас.% воды. Дают выстояться для набухания глины.

2.3 Получение гранул

Массу для гранул голубого цвета в количестве 100 кг вводят в реактивную среду в количестве 25 кг. Перемешивают со скорость оборота мешалки не более 300 об/мин, чтобы не происходило разбивания гранул.

Получают 125 кг гранул голубого цвета. Гранулы крупные (3-5 мм), мягкие, эластичные.

Пример 3

Смешивание гранул

100 кг гранул белого цвета примера 1 и 100 кг гранул голубого цвета примера 2 смешивают. Добавляют карбонат кальция 14,5 кг (6,01 мас.%), 1,0 кг (0,41 мас.%) пеногасителя (родолайн), 1,7 кг (0,7 мас.%) коалесцента (оротан), 5,3 кг (2,2 мас.%) полимерной эмульсии, 0,027 кг (0,011 мас.%) биоцида (глокил), 30% водный раствор гидроксида натрия в количестве 0,13 кг (0,054 мас.%) и 19,34 кг воды (7,99 мас.%).

Полученную мультиколорную краску наносят распылением крест-накрест. Давление 2,5 атм. Получают покрытие с белыми и голубыми крапинами. Мелкие гранулы белого цвета размером 1,5 мм составляют фон, на котором выделяются крупные голубые крапины размером 3 мм.

Пример 4

Массу для гранул, полученную в примере 1.1, в количестве 150 кг и массу для гранул, полученную в примере 2.1, в количестве по 130 кг вводят в реактивную среду, полученную в примере 1.2. Количество реактивной среды составляет 81,2 кг. Соотношение массы для гранул с реактивной средой для гранул отдельного цвета 1:0,29. Добавляют карбонат кальция 10 кг (2,5 мас.%), 1,5 кг (0,375 мас.%) пеногасителя (родолайн), 2,0 кг (0,5 мас.%) коалесцента (оротан), 10 кг (2,5 мас.%) полимерной эмульсии, 0,07 кг (0,0175 мас.%) биоцида (глокил), 30% водный раствор гидроксида натрия в количестве 0,2 кг (0,05 мас.%) и 15,0 кг воды (3,75 мас.%). Полученную мультиколорную краску наносят распылением крест-накрест. Давление 3 атм. Получают покрытие с белыми и голубыми крапинами.

Способ позволяет получать гранулы различных цветов, в зависимости от пигмента (как неорганического, так и органического), и готовить краски с различными цветовыми сочетаниями на основе двух, трех, четырех и более цветов.

Пример 5

Готовят реактивную среду, содержащую водоразбухающую глину (бентонит) 0,5-10 мас.%, биоцид (глокил) 0,01-5 мас.% и воду - остальное до 100 мас.% Готовят массу для гранул как в примере 1.1, но без добавки эфира целлюлозы (бланоза). Массу для гранул вводят в реактивную среду.

Глина обволакивает гранулы, образуя золи. Однако полученные гранулы очень мягкие и разрушаются при транспортировке и нанесении краски.

Пример 6

Готовят реактивную среду, не содержащую глину: неорганическая соль 1-20 мас.%, биоцид (глокил) 0,01-1,3 мас.% и вода до 100 мас.%.

Массу для гранул из примера 2.1 вводят в реактивную среду. Неорганическая соль тяжелых и/или поливалентных металлов совместно с эфиром целлюлозы (бланоза), содержащейся в массе для гранул, образует пленку на поверхности гранул. Однако гранулы получаются очень жесткими и нанесение краски затруднено.

Приведенные примеры показывают, что только заявленные компоненты в указанных интервалах позволяют получать высококачественную мультиколорную краску. Покрытие из такой краски обладает хорошей водо- и светостойкостью и соответствует ГОСТУ и ИСО.

Изобретение относится к мультиколорным краскам на водной основе, которые используют для получения покрытий с хорошими характеристиками и различными цветовыми сочетаниями. Результатом изобретения является создание краски с устойчивыми гранулами и простой в нанесении. Массу для гранул готовят путем смешивания водорастворимого пленкообразующего полимера в виде полимерной эмульсии, производного целлюлозы - простого ионного эфира целлюлозы, биоцида, ПАВ, слюды, пигмента и воды. Приготовление реактивной среды проводят с использованием биоцида, водоразбухающей глины и неорганической соли поливалентного и/или тяжелого металла и воды. Гранулы образуются при добавлении массы для гранул в реактивную среду в данных соотношениях. Получение гранул и смешивание гранул можно проводить одновременно, добавляя в реактивную среду массу для гранул различных цветов и прочие компоненты. После нанесения на поверхность и высыхания мультиколорные краски образуют отдельные пятна или крапины разного цвета. Благодаря этому можно создавать покрытия с любыми цветовыми сочетаниями и рисунками. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения мультиколорной краски, включающий приготовление массы для гранул путем смешивания пленкообразующего полимера, производного целлюлозы, пигмента и добавок, приготовление реактивной среды путем смешивания водоразбухающей глины, добавок и воды, получение гранул путем добавления массы для гранул в реактивную среду и их перемешивания и смешивание гранул, отличающийся тем, что приготовление массы для гранул проводят с использованием пленкообразующего полимера в виде полимерной эмульсии, в качестве производного целлюлозы используют эфир целлюлозы, в качестве добавок - биоцид, поверхностно-активное вещество, слюду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полимерная эмульсия 1,0-20,0

Эфир целлюлозы 0,05-6,0

Биоцид 0,01-0,4

Поверхностно-активное вещество 0,1-0,2

Слюда 0,2-6,0

Пигменты 0,2-20,0

Вода Остальное

приготовление реактивной среды проводят с использованием в качестве добавок биоцида и неорганической соли поливалентного и/или тяжелого металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водоразбухающая глина 0,5-3,0

Биоцид 0,01-1,3

Неорганическая соль 1,0-20,0

Вода Остальное

а получение гранул проводят при массовом соотношении массы для гранул и реактивной среды, мас.%:

Реактивная среда 10-60

Масса для гранул 40-90

причем смешивание гранул различных различных цветов проводят в присутствии композиции, содержащей, мас.%:

Суммарное содержание гранул

различных цветов 59-90

Карбонат кальция 0,1-6,0

Пеногаситель 0,05-0,5

Коалесцент 0,05-1,0

Полимерная эмульсия 2,0-30,0

Биоцид 0,01-0,4

30%-ный Водный раствор

гидроксида натрия 0,05-3,0

Вода Остальное

Суммарное содержание массы

для гранул различных цветов 40-75

Реактивная среда 2-30

Карбонат кальция 0,1-6,0

Пеногаситель 0,05-0,5

Коалесцент 0,05-1,0

Полимерная эмульсия 2,0-30,0

Биоцид 0,01-0,4

30%-ный Водный раствор

гидроксида натрия 0,05-3,0

Вода Остальное