ПЛАСТИЗОЛЬ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА Российский патент 2016 года по МПК C08L27/06 C08K13/02 C09J127/06 C09D127/06 C09K3/00 C08J9/00 

Изобретение относится к поливинилхлоридным пластизолям и может использоваться для изготовления отделочных строительных материалов, таких как настенные обои, линолеум и других.

Пластизоли представляют собой дисперсии частиц специальных сортов полимеров в жидком пластификаторе. Известно значительное количество различных пластизолей, однако широкое промышленное применение в настоящее время нашли лишь пластизоли на основе поливинилхлорида (ПВХ-пластизоли). В обычных условиях пластизоли стабильны и представляют собой жидкую или пастообразную массу, а при нагревании пластизоль «желатинизируется» - быстро превращается в монолитный пластикат с хорошими физико-механическими свойствами, высоким электрическим сопротивлением и химической стойкостью.

С применением пластизолей можно создавать отделочные материалы, прежде всего обои и линолеум, с самыми разнообразными рисунками, в том числе с рисунками, имитирующими поверхности дерева, камня, кожи и других природных материалов. Например, такой исключительно перспективный материал, как виниловые обои из вспененного винила, производят с применением технологии трафаретной печати, при которой на бумажную основу наносится вспененный пластизоль. Особенностью таких обоев является высокая прочность и наличие красивого выпуклого рельефа, причем они могут выполняться как монохромными, так и с цветными узорами.

К ПВХ-пластизолям, используемым в производстве вспененных обоев, предъявляются следующие технические требования:

- очень тонкая гранулометрия пластизоля (в случае ротационной трафаретной печати используются сетчатые трафареты №80 и 100, т.е. число ячеек на 1 кв. дюйм составляет 80 или 100 соответственно);

- пластизоли могут характеризоваться различной степенью псевдопластичности (от низкой до высокой), что позволяет осуществлять устойчивое их нанесение в широком интервале скоростей;

- способность паст к быстрому вспениванию;

- обеспечение хорошего исходного цвета.

Известен ПВХ-пластизоль, содержащий следующие компоненты, в мас. ч.:

поливинилхлорид 100 диоктилфталат 45-50 оловоорганический термостабилизатор 3,0-4,0 мел тонкодисперсный 30-40 эпоксидная диановая смола 25-35 гексаметилендиаминадипинат 3,0 дициандиамид 7,0-8,0 уайт-спирит 9,0-11,0 бентон 6,0 хлорпарафин 20,0 окись кальция 1,0

[патент РФ №2149166, МПК C08L 27/06, С08К 13/02, C09J 127/06].

Этот пластизоль пригоден для использования его в качестве клея, а для производства отделочных материалов непригоден.

Известна полимерная композиция, состоящая из следующих компонентов, мас. ч.:

поливинилхлорид эмульсионный 100 сложноэфирный пластификатор 60-100 металлсодержащий стабилизатор 0,5-2 мел 100-300

[патент РФ №2049098 МПК C08L 27/06, С08К 13/27].

Недостатком этой композиции является высокая вязкость, что затрудняет ее переработку в тонкослойные изделия.

Известен пластизоль, включающий эмульсионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор - диоктилфталат, мел, двуокись титана, эпоксидную смолу ЭД-20 (смола эпоксидная дифенилолпропановая с содержанием эпоксидных групп 20-22,5%), стеарат бария, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

эмульсионный поливинилхлорид 100 сложноэфирный пластификатор - диоктилфталат 57,14 мел 3,43 двуокись титана 3,43 эпоксидная смола ЭД-20 1,7 стеарат бария 2,3

[Регламент производства изделий из поливинилхлоридного пластиката №31-02 утвержден 10.04.02 г., Стерлитамакское ЗАО «Каустик»].

Недостатком этого пластизоля является быстрое нарастание вязкости, что затрудняет его переработку в изделия.

Известен также пластизоль, включающий эмульсионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор - диоктилфталат, мел, двуокись титана, эпоксидную смолу, металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот с многоатомным спиртом при 180-220°С в мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов CaO, PbO, ZnO, MgO или их двухкомпонентных смесей при их массовым соотношении 0.25-1:0.5-1 в количестве 0.5-2.0 мас. % от общей реакционной массы, где в качестве многоатомного спирта используют этиленгликоль, глицерин, полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Эмульсионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор диоктилфталат 57,14 Мел 3,43 Двуокись титана 3,43 Эпоксидная смола ЭД-20 1,7 Стеарат бария 2,3 Металлсодержащая смазка 0,5-1

[ТУ 6-01-0203314-92-89]

Известен пластизоль, который может применяться для изготовления вспененных обоев и линолеума. Он содержит 40-120 весовых частей диэтилгелсилциклогексана, 0.5-7 частей стабилизатора, 0.5-5 вспенивающего агента, 30-150 частей наполнителя, 1-20 частей диоксида титана [заявка на патент США №20130303640]. Этот пластизоль не может обеспечить получения значительной высоты рельефа на готовом изделии.

Наиболее близким к заявляемому пластизолю по составу является пластизоль для виниловых обоев, содержащий, вес. ч.:

Смола ПВХ 100 Пластификатор ДИНФ 45 Агент, понижающий вязкость 5 Наполнитель (карбонат кальция) 20 Белый краситель (TiO₂) 5 Вспенивающий агент (азодикарбонамид) 4 Киккер 1

[Герман Эйкхольц, Даниэль О. Мартинс «Руководство по ПВХ-пастам» - Изд-во SOLVAY, 2010].

Этот пластизоль принят за прототип изобретения.

Его недостатками являются высокая стоимость, обусловленная высоким содержанием ПВХ, и недостаточная высота рельефа, которая обеспечивается в готовом изделии.

Изобретение решает задачу создания пластизоля на основе поливинилхлорида, который может использоваться в производстве обоев или линолеума, имеющего низкую стоимость и обеспечивающего получение высокого рельефа в готовом изделии.

Поставленная задача решается тем, что предлагается пластизоль, включающий поливинилхлоридную смолу, пластификатор, наполнитель, вспенивающий агент, белый краситель, который также содержит уайт-спирит, а наполнителем является смесь мела и талька при содержании последнего в ней не более 30 мас. %, при следующем соотношении названных компонентов, масс. %:

смола ПВХ 28-32 пластификатор 22-26 наполнитель 39-41 белый краситель диоксид титана 1 вспенивающий агент азодикарбонамид 2-4 уайт-спирит остальное

В качестве поливинилхлоридной смолы, например, используют смолу с торговым названием Vinnolit микродисперсионную.

В качестве пластификатора преимущественно используют пластификатор из ряда: диизононилфталат или диоктилфталат.

Также пластизоль может содержать киккер в количестве 1 мас. %.

Приготовление заявляемого пластизоля осуществляют путем смешивания всех названных ингредиентов в указанных выше пропорциях.

Стандартная последовательность операций при приготовлении пластизоля следующая:

- загружают все жидкие компоненты пасты (пластификаторы, стабилизаторы, растворители) в емкость для смешивания,

- перемешивают их на средней скорости,

- постепенно добавляют наполнители,

- выжидают, пока наполнитель хорошо диспергирует,

- постепенно добавляют смолу ПВХ,

- выполняют гомогенизацию на высокой скорости.

На практике в миксер последовательно добавляют жидкие ингредиенты в порядке уменьшения их доли в составе пластизоля, а затем последовательно добавляют сухие компоненты в порядке увеличения их доли в составе пластизоля. Ингредиенты добавляют в пасту в ходе перемешивания. При этом смешивание проводят сначала при низких скоростях, например 600 об/мин, а когда все ингредиенты перемешаны между собой, переходят на высокоскоростной режим, например 1200 об/мин.

Реологические свойства пластизоля значительно варьируются в зависимости от способа его приготовления.

Во избежание возрастания вязкости температура пасты в процессе смешивания не должна превышать 30-35°С, поэтому в случае необходимости используют смеситель с рубашкой охлаждения.

Высокоскоростные миксеры представляют собой миксеры с вертикальной осью с быстро вращающимся горизонтальным диском. Высокоскоростное смешивание позволяет сократить время приготовления пасты и хорошо подходит для приготовления жидких паст с уровнем вязкости до 25 Па·с. При более высокой вязкости сдвиговое напряжение может привести к перегреву. Высокоскоростной миксер может быть оборудован вакуумной деаэрационной установкой. В результате использования такого миксера паста получается хорошо гомогенизированной и, в большинстве случаев, не требует дополнительного перемешивания.

В промышленном производстве общая продолжительность смешивания не превышает 20 минут.

Для приготовления пасты в низкоскоростном миксере требуется длительный период времени, намного превышающий время приготовления в высокоскоростном миксере. Такие миксеры бывают планетарного типа с различной скоростью вращения или с двойным Z-образным лезвием и используются для приготовления более вязких паст. Перемешивание в миксере с планетарным механизмом позволяет получить пасту средней вязкости, в то время как миксер с двойным Z-образным лезвием (пластикатором) позволяет получить пасту, по вязкости сравнимую с мастикой.

Стандартная последовательность операций при низкоскоростном перемешивании значительно отличается от последовательности при высокоскоростном перемешивании:

- добавляют все сухие ингредиенты в рецептуре (ПВХ, наполнители) в емкость для смешивания,

- начинают перемешивание на низкой скорости,

- добавляют некоторую часть пластификатора для получения через определенный период времени густой гомогенизированной пасты,

- в случае необходимости добавляют красители,

- добавляют оставшийся пластификатор, продолжая перемешивать пасту на низкой скорости,

- после того, как все ингредиенты достаточно распределятся по всей массе, продолжают процесс перемешивания на высокой скорости в течение 15 минут.

Также при приготовлении пасты в перемешиваемую массу может быть добавлен киккер марок Lankromark LZK221, Lankromark LZK484, Lankromark LZK473 или других подобных в количестве 1% мас.

При данном способе приготовления паста обязательно должна стать однородной по консистенции и хорошо гомогенизированной, чтобы избежать образования комков.

Получаемый пластизоль указанного выше состава содержит 39-41 мас. % наполнителя, что позволяет значительно снизить долю ПХВ в его составе и тем самым снизить стоимость пластизоля.

Наполнитель, включающий до 30 мас. % талька, имеет меньший удельный вес по сравнению с традиционным наполнителем, используемым в прототипе, - мелом, что позволяет увеличить вспенивание пластизоля, а в итоге получать рельеф большей высоты.

Пример

Для доказательства влияния наполнителя на качество получаемого пластизоля приготовили пластизоль-прототип по стандартной рецептуре без использования талька в составе наполнителя.

Приготовили три образца предлагаемого пластизоля, где использовался тальк совместно со стандартным наполнителем мелом в различных пропорциях.

Для приготовления пластизоля в миксер последовательно добавляют жидкие ингредиенты: пластификатор - диизононилфталат, и уайт-спирит перемешивают при низких скоростях 600 об/мин. Не останавливая перемешивания, в миксер последовательно добавляют:

- белый краситель - диоксид титана,

- вспенивающий агент - азодикарбонамид,

- наполнитель, состоящий из мела и талька в различных пропорциях,

- смолу ПВХ марки Vinnolit.

В течение 5 минут состав продолжают перемешивать при скорости 600 об/мин, а

затем переключают на скорость 1200 об/мин и перемешивают еще 10 мин.

Полученные образцы имеют состав:

смола ПВХ 34,1 кг пластификатор 25,91 кг наполнитель (мел + тальк в различных пропорциях) 30,25 кг белый краситель диоксид титана 5,01 кг вспенивающий агент азодикарбонамид 0,7 кг уайт-спирит 4,03 кг

Полученные образцы нанесли на бумажную основу. Толщина нанесения 200 мкм.

Вспенили в печи Mattis, при температуре 210°С в течение 30 с.

Высота подъема пластизоля от 500 до 700 мкм.

Данные представлены в таблице:

Изобретение относится к поливинилхлоридным пластизолям и может использоваться для изготовления отделочных строительных материалов, таких как настенные обои, линолеум и других. Описан пластизоль, включающий поливинилхлоридную смолу, пластификатор, наполнитель, вспенивающий агент и белый краситель, согласно изобретению он дополнительно содержит уайт-спирит, а наполнителем является смесь мела и талька при содержании последнего в ней не более 30 мас. %, при следующем соотношении названных компонентов, мас. %: смола ПВ - 28-32; пластификатор - 22-26; наполнитель - 39-41; белый краситель диоксид титана - 1; вспенивающий агент азодикарбонамид - 2-4; уайт-спирит - остальное. Технический результат: создание пластизоля на основе поливинилхлорида, который может использоваться в производстве обоев или линолеума, имеющего низкую стоимость и обеспечивающего получение высокого рельефа в готовом изделии. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Пластизоль, включающий поливинилхлоридную смолу, пластификатор, наполнитель, вспенивающий агент и белый краситель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит уайт-спирит, а наполнителем является смесь мела и талька при содержании последнего в ней не более 30 мас. %, при следующем соотношении названных компонентов, мас. %:
смола ПВХ 28-32 пластификатор 22-26 наполнитель 39-41 белый краситель диоксид титана 1 вспенивающий агент азодикарбонамид 2-4 уайт-спирит остальное

2. Пластизоль по п. 1, отличающийся тем, что используют поливинилхлоридную смолу марки Vinnolit.

3. Пластизоль по п. 1, отличающийся тем, что пластификатор выбран из ряда: диизононилфталат или диоктилфталат.

4. Пластизоль по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит киккер в количестве 1 мас. %.