ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ


RU (11) 2208026 (13) C2

(51) 7 C09D5/02, C09D133/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.07.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001109636/04 
(22) Дата подачи заявки: 2001.04.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.04.10 
(45) Опубликовано: 2003.07.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2073047 С1, 10.02.1997. RU 2142975 С1, 20.12.2000. RU 2073049 С1, 10.02.1997. 
(71) Имя заявителя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М.Кирова" 
(72) Имя изобретателя: Аликин В.Н.; Кузьмицкий Г.Э.; Козлова Е.Н.; Минеева О.И.; Парахин А.Н.; Решетова Л.П.; Федченко Н.Н.; Чернышова С.В.; Ямпольский В.Б. 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М.Кирова" 
(98) Адрес для переписки: 614113, г. Пермь, ул. Гальперина, 11, ФГУП "Пермский завод им. С.М.Кирова", Генеральному директору Г.Э.Кузьмицкому 

(54) ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 
Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионных акриловых красок, предназначенных для окраски дверных и оконных блоков, полов, стен и строительных конструкций (бетон, дерево), ПВХ композиций по ранее окрашенным поверхностям, а также предварительно загрунтованных металлических поверхностей. Водно-дисперсионная композиция включает пленкообразователь, пигмент, наполнитель, загуститель, эмульгатор, биоцидную добавку, диспергатор - полифосфат натрия и воду, дополнительно содержит коалесцирующую добавку - сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират "Тексанол" и/или бутилдигликоль, структурирующую добавку - "Аэросил А-300" или аморфный силикагель, антивспенивающую добавку - смесь сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом в минеральном масле - "Фоамекс КЗ" или трибутилфосфат, антифриз - этиленгликоль или пропиленгликоль, а в качестве пленкообразующего композиция содержит сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислот - "Лакропол 101" или непластифицированную полимерную акриловую дисперсию "Финндисп", в качестве загустителя композиция содержит ассоциативный загуститель - сополимер (мет)акриловых мономеров - "Акрэмос 401" или "Акрэмос 402", или водные дисперсии акрилового сополимера с гидрофобными функциональными группами - "Полифоб TR-117" или "Реолат", в качестве биоцидной добавки содержит фторид натрия или раствор производных изотиазолона 1,2,3-гидрокси-5,9,11-триоксадодекана, 1,3-бис (гидроксиметил)-мочевины-1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана - "Парметол А-26", в качестве диспергатора дополнительно содержит поликислотный диспергатор "Оротан". Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет повысить укрывистость, вязкость, адгезию, эластичность композиции. 3 з.п.ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиции, а именно водно-дисперсионных акриловых красок, предназначенных для окраски дверных и оконных блоков, полов, стен и строительных конструкций (бетон, дерево), ПВХ - композиций, по ранее окрашенным поверхностям, а также предварительно загрунтованным металлическим поверхностям.
Известна "Краска водно-дисперсионная" по патенту РФ 2142975 С1, кл. 6 С 09 D 133/04, 5/02, 1997 г., включающая следующие компоненты, мас.%:

эмульсия акриловая сополимерная метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты МБС-5С (50%-ная) или эмульсия стиролакриловая сополимерная н-бутилакрилата и стирола - 45-47

эмульсия акриловая сополимерная МБМ-20 - 3,50

натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (структурирующая добавка) - 0,30-0,38

пигменты - 15-17

тальк тонкомолотый (наполнитель) - 2,5-3,5

диспергирующая добавка - 0,20

консервирующая добавка - 0,15

антикоррозионная добавка - 0,20

пеногасящая добавка - 0,02

антифриз - 2,25

метилсиликонат натрия (гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-11) - 0,80-0,90

сульфат бария микронизированный (активный наполнитель) - 8,0-9,0

аммиак 26%-ный - 0,70-0,85

вода питьевая - остальное

Недостатком данной композиции является малая укрывистость, текучесть, что влечет увеличение расхода краски, длительное время высыхания, недостаточная твердость покрытия.
Известна "Водно-дисперсионная композиция для покрытий" по патенту 1733451 А1, кл. С 09 D 5/02, РФ, 1989 г., содержащая, мас.%:

водная дисперсия полимерного пленкообразователя (в пересчете на сухое вещество) - 5,0-10,0

органорастворимая смола - 5,0-20,0

эмульгатор - 0,3-1,0

загуститель - 0,1-3,0

поливинилбутиловый эфир - 0,1-2,0

вода - остальное

Недостатком данной композиции является неудовлетворительная вязкость, длительное время высыхания пленки, недостаточная твердость покрытия и морозостойкость, малый срок хранения.
Известна "Водно-дисперсионная краска" по патенту 2069223 С1, кл. 6 С 09 D 133/12, 5/02, РФ, 1996 г., содержащая, мас.%:

дисперсия сополимера метилакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты - 25-35

наполнитель - 30-35

пигмент - 5-10

фунгицид - 0,2-0,4

эмульгатор - 0,1-0,5

силиконовая жидкость - 0,1-0,2

диспергатор - 1,0-1,5

загуститель - 0,3-0,6

водный раствор аммиака - 0,1-0,3

уайт-спирит - 1,2-3,0

декагидроборат натрия - 0,005-0,01

вода - остальное

Недостатком данной композиции является низкая вязкость, длительное время высыхания, низкая стабильность краски при хранении, недостаточная укрывистость.
Известна эмаль ПФ-115 С ТУ 6-27-105-98, предназначенная для окраски металлических, деревянных и других поверхностей, подвергающихся атмосферным воздействиям, и для окраски внутри помещения.
Недостатком данной композиции является длительное время высыхания, неудовлетворительная стойкость пленки к статическому воздействию раствора моющего вещества, низкая стойкость к истиранию, низкий блеск, высокое содержание органических растворителей, а также недостаточная укрывистость, что влечет увеличение расхода краски.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является "Водно-дисперсионная композиция" по патенту 2073047 С1, кл. 6 С 09 D 5/02, РФ, 1997 г.
Композиция содержит, мас.ч.:

пленкообразователь (в пересчете на сухое вещество) - 100

пигмент - 15-35

наполнитель - 70-100

загуститель - 7-15

эмульгатор - 1-6

2,6-дитретбутил-4-метилфенол - 0,01-0,25

вода - 220-600

В состав могут вводиться также диспергаторы, например полифосфат натрия, в качестве пленкообразователя могут быть использованы: водная дисперсия поливинилацетата, латекс синтетический бутадиенстирольный м. БС65, латекс синтетический бутадиенметакрилатный м. ДММА-65ГП, латекс сополимера бутилакрилата с метилметакрилатом м. МБМ-5С, эмульсия акриловая м. АК-211-23, латекс синтетический бутадиеновый м. СКД-1, в качестве пигмента могут быть использованы диоксид титана пигментный, белила цинковые, сурик железный, пигмент желтый железоокисный, пигмент красный железоокисный, в качестве наполнителей могут быть использованы мел природный, обогащенный м. ММС-1, ММС-2, ММОР, мел природный молотый м. ММ-1, ММ-2, тальк молотый для лакокрасочной промышленности, микротальк для лакокрасочной промышленности, каолин обогащенный для косметических изделий м. П-1, П-2, каолин обогащенный для резино-технических изделий, искусственных кож, тканей м. КР, КРП, КРТШ, КРТ, слюда мусковит, в качестве загустителей используют натрий-карбоксиметилцеллюлозу, сополимер стирола с малеиновым ангидридом, полиакриламид, в качестве эмульгаторов используют оксиэтилированные алкилфенолы ОП-7, ОП-10, неонол м. ЛФ-9,10, ЛФ-9,12.
В данной композиции неудовлетворительная вязкость, длительное время высыхания пленки, неизвестны укрывистость, эластичность, твердость и блеск пленки.
Задачей изобретения является создание водно-дисперсионной акриловой композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, хорошими реологическими и декоративными свойствами, в частности хорошей укрывистостью, улучшенной текучестью, повышенной стабильностью краски при хранении.
Задача решается за счет того, что известная композиция, содержащая пленкообразователь, пигмент, наполнитель, загуститель, эмульгатор, биоцидную добавку, диспергатор - полифосфат натрия и воду, дополнительно содержит коалесцирующую добавку - сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират "Тексанол" и/или бутилдигликоль, структурирующую добавку - "Аэросил А - 300" или аморфный силикагель, антивспенивающую добавку - смесь сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом в минеральном масле - "Фоамекс КЗ" или трибутилфосфат, антифриз - этиленгликоль или пропиленгликоль, а в качестве пленкообразующего композиция содержит сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислот - "Лакропол 101" или непластифицированную полимерную акриловую дисперсию "Финндисп", в качестве загустителя композиция содержит ассоциативный загуститель - сополимер (мет)акриловых мономеров - "Акрэмос 401" или "Акрэмос 402", или водные дисперсии акрилового сополимера с гидрофобными функциональными группами - "Полифоб TR-117" или "Реолат", в качестве биоцидной добавки содержит фторид натрия или раствор производных изотиазолона 1,2,3-гидрокси-5,9,11 -триоксадодекана, 1,3-бис(гидроксиметил)-мочевины-1,6-ди гидрокси-2,5-диоксигексана - "Парметол А-26", в качестве диспергатора дополнительно содержит поликислотный диспергатор "Оротан" при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пигмент - 14,0-23,7

наполнитель - 3,8-10,0

эмульгатор - 0,05-0,2

указанный диспергатор - 0,7-1,0

указанная коалесцирующая добавка - 2,7-6,5

указанная структурирующая добавка - 0,15-0,3

указанная антивспенивающая добавка - 0,5-1,0

указанный антифриз - 2,0-5,5

указанное пленкообразующее - 55-60

указанный ассоциативный загуститель - 0,3-0,8

указанная биоцидная добавка - 0,1-0,2

вода - остальное

Кроме того, композиция может содержать регулятор рН-среды - водный раствор аммиака или гидроксида натрия, или аминопропанол в количестве до 0,1 мас.% в расчете на 100% состава.
Для повышения декоративных характеристик может содержать эмульсию полиэтиленового воска "Аквасер" в количестве до 4 мас.% в расчете на 100% состава, для повышения белизны и укрывистости может содержать жидкий органический пигмент "Ропак" в количестве до 6,5 мас.% в расчете на 100% состава.
В качестве пигмента в композицию вводят высокоэффективный универсальный пигмент белого цвета диоксид титана (ГОСТ 9808-84) или диоксид титана марки "Kronos", пигмент желтый железоокисный (ГОСТ 18172-80), углерод технический (ГОСТ 7885-86), пигмент красный железоокисный (ТУ 6-10-602-86) и другие неорганические пигменты в зависимости от цвета краски.
В композицию для повышения белизны и укрывистости может быть дополнительно введен жидкий органический пигмент "Ропак" в количестве до 6,5 мас.% на 100% всей композиции. Частицы пигмента "Ропак" представляют собой полые сферы, наполненные водой. Благодаря своей форме данный пигмент позволяет улучшить белизну и укрывистость композиции.
В качестве наполнителя композиция содержит карбонатный наполнитель в виде измельченного природного мрамора с размерами частиц от 2-20 мкм марок "К" и "МК-1" фирмы "Оксид" (ТУ 2321-006-12588040-99), или микромраморный наполнитель "Омиакарб" фирмы "OMYA GmbH" с размерами частиц 2-5 мкм (ТУ 6-10-94.39-96), или другие минеральные наполнители.
В качестве эмульгатора пигментов используются неионогенные поверхностно-активные вещества, например, такие как: полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола - ОП-7, ОП-10 (ГОСТ 8433-81), представляющие собой маслоподобную жидкость светло-желтого цвета, или модифицированный алкиларилполиэфир и другие.
В качестве диспергатора используются фосфатные добавки, например, такие как: полифосфат натрия (ТУ 48-0328-21-92), представляющий прозрачное стекловидное вещество.
Кроме того, в качестве диспергатора содержит поликислотный диспергатор "Оротан", обеспечивающий стабильность краски при хранении.
В качестве коалесцирующей добавки используются сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират ("Тексанол") и/или бутилдигликоль (ТУ 6-09-3289-79), который дополнительно снижает время высыхания покрытия, способствует образованию однородной, прозрачной, гладкой, не липнущей и жесткой пленки.
В качестве структурирующей добавки композиция содержит "Аэросил А-300" (ГОСТ 14922-77) или аморфный силикагель типа "Syloid" в виде порошка белого цвета.
В качестве антивспенивающей добавки используется высокоароматическое минеральное масло "Фоамекс КЗ" (смесь эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом) в минеральном масле, представляющее собой вязкую жидкость янтарного цвета и обеспечивающее равномерное нанесение краски, а также исключающее образование пены в краске, или трибутилфосфат (ТУ 6-02-733-84), представляющий собой прозрачную маслянистую жидкость.
В качестве антифриза композиция содержит гликоли: этиленгликоль (ГОСТ 10164-75), представляющий собой сиропообразную жидкость, бесцветную, прозрачную, гигроскопичную, смешивающуюся во всех отношениях с водой и спиртом, или пропиленгликоль ТУ 6-14-719-82.
В качестве пленкообразующего в композиции используется акриловая эмульсия (сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислот) марки "Лакропол-101" ТУ 2241-003-106880984-95, выпускаемая на основе сополимера стирола и акрилового мономера, или непластифицированную полимерную акриловую дисперсию "Финндисп". Данные компоненты обеспечивают быстрое высыхание, высокие прочностные свойства покрытия, отличную адгезию к различным поверхностям, стойкость к механическим воздействиям и моющим средствам.
В качестве загустителя используются ассоциативные загустители с целью улучшения реологических свойств, такие как: сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос 401" (ТУ 6-02-5757599-157-91) или сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос 402" (ТУ 6-02-05757593-92), или водная дисперсия акрилового сополимера с гидрофобными функциональными группами марки "Полифоб TR 117" в виде водорастворимых полимеров, в состав которого входят ацетальдегид - 0,001%, этилакрилат -0,002%, полимер добавка - 40%, вода - 60%, представляющего собой вязкую белесоватую жидкость, или "Реолат"

В качестве биоцидной добавки для подавления роста микроорганизмов композиция содержит фторид натрия ГОСТ 4463-76 или раствор производных изотиазолона 1,3,2-гидрокси-5,9,11-триоксадодекана,1,3-бис (гидроксиметил) - мочевины-1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана) - "Парметол А-26".
Кроме того, композиция может содержать регулятор рН-среды.
В качестве регулятора рН-среды композиция содержит водный раствор аммиака ГОСТ 6221-90 или гидроксида натрия ГОСТ 2263-79 или аминопропанол в количестве до 0,1 мас.% в расчете на 100% состава.
В композицию дополнительно может вводиться эмульсия полиэтиленового воска "Аквасер" в количестве до 4 мас.% в расчете на 100% состава, основанная на окисленном, или синтетическом, или натуральном полиэтиленовом воске, обеспечивающая повышение декоративных характеристик (гладкости и шелковистости), а также повышение стойкости к царапанью.
Предлагаемая водно-дисперсная краска готовится по следующей технологии:

Готовят водный полуфабрикат, смешивают все жидкие компоненты.
В смеситель или диссольвер при работающей мешалке загружают необходимое количество воды, структурирующую добавку, диспергатор, эмульгатор, пеногаситель, биоцидную добавку, антифриз, перемешивают до полного усреднения (растворения).
Замес пигментной пасты готовят в диссольвере.
Загружают водный полуфабрикат, биоцидную добавку, пигменты, наполнители, усредняют, диспергируют суспензию пигментов и наполнителей непосредственно в диссольвере при 1200 - 3500 мин-1 или с использованием бисерной мельницы, или краскотерки.
Приготовление краски и постановка на "тип":

Загружают пигментную пасту в зависимости от цвета краски, усредняют, при необходимости загружают регулятор рН-среды, коалесценты, акриловую дисперсию, через 3-5 мин добавляют пеногаситель и ассоциативный загуститель.
Примеры конкретного выполнения представлены в таблице 1.
Результаты испытаний композиции представлены в таблице 2.
Как видно из данных (примеры 2,3,4,5,6,7,8,9,11,12), приведенных в таблицах 1 и 2, качество водно-дисперсионной композиции соответствует требованиям, предъявляемым к ней. Композиция по качеству не уступает прототипу, а по укрывистости, времени высыхания, блеску, твердости пленки превосходит аналоги.
Композиция по примерам 1,10,13 с запредельными значениями количественного содержания компонентов не обладает заданными характеристиками. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Водно-дисперсионная композиция, включающая пленкообразователь, пигмент, наполнитель, загуститель, эмульгатор, биоцидную добавку, диспергатор - полифосфат натрия и воду, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит коалесцирующую добавку - сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират "Тексанол" и/или бутилдигликоль, структурирующую добавку - "Аэросил А-300" или аморфный силикагель, антивспенивающую добавку - смесь сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом в минеральном масле - "Фоамекс КЗ" или трибутилфосфат, антифриз - этиленгликоль или пропиленгликоль, а в качестве пленкообразующего композиция содержит сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислот - "Лакропол 101" или непластифицированную полимерную акриловую дисперсию "Финндисп", в качестве загустителя композиция содержит ассоциативный загуститель - сополимер (мет)акриловых мономеров - "Акрэмос 401" или "Акрэмос 402", или водные дисперсии акрилового сополимера с гидрофобными функциональными группами - "Полифоб TR -117" или "Реолат", в качестве биоцидной добавки содержит фторид натрия или раствор производных изотиазолона 1,2,3-гидрокси-5,9,11-триоксадодекана, 1,3-(бис(гидроксиметил)-мочевины - 1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана - "Парметол А-26", в качестве диспергатора дополнительно содержит поликислотный диспергатор "Оротан" при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пигмент - 14,0 - 23,7

Наполнитель - 3,8 - 10,0

Эмульгатор - 0,05 - 0,2

Указанный диспергатор - 0,7 - 1,0

Указанная коалесцирующая добавка - 2,7 - 6,5

Указанная структурирующая добавка - 0,15 - 0,3

Указанная антивспенивающая добавка - 0,5 - 1,0

Указанный антифриз - 2,0 - 5,5

Указанное пленкообразующее - 55 - 60

Указанный ассоциативный загуститель - 0,3 - 0,8

Указанная биоцидная добавка - 0,1 - 0,2

Вода - Остальное

2. Водно-дисперсионная композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит регулятор рН среды - водный раствор аммиака или гидроксида натрия, или аминопропанол в количестве до 0,1 мас.%.
3. Водно-дисперсионная композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит эмульсию полиэтиленового воска "Аквасер" в количестве до 4 мас.%.
4. Водно-дисперсионная композиция по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в качестве пигмента дополнительно содержит жидкий органический пигмент "Ропак" в количестве 6,5 мас.%. 


РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14