КРАСКА ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ

КРАСКА ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ


RU (11) 2241725 (13) C1

(51) 7 C09D5/02, C09D133/04, C09D133/08 

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

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

(14) Дата публикации: 2004.12.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003117497/04 
(22) Дата подачи заявки: 2003.06.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.06.17 
(45) Опубликовано: 2004.12.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2188218 C2, 27.08.2002. RU 2168529 C2, 10.06.2001. RU 2069223 C1, 20.11.1996. 
(72) Имя изобретателя: Утробин А.Н. (RU); Манелюк И.Б. (RU); Скороходова О.Н. (RU); Казакова Е.Е. (RU); Рыбакова Е.В. (RU); Волкова Т.И. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Пигмент" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 392681, г.Тамбов, Монтажников, 1, ОАО "Пигмент", ОПР, О.И. Глазыриной 

(54) КРАСКА ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯИзобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых дисперсий. Краска содержит в качестве пленкообразующего сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты
или стирола и акриловой кислоты, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолметакриламида, двуокись титана, мел и/или тальк, оксиэтилированный алкилфенол, диспергатор - гексаметафосфат или полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, антифриз, воду, дополнительно коалесцет - бутилдигликольацетат или флотореагент оксаль, оптический отбеливатель триазинаминостильбенового ряда и необязательно композицию прямых красителей синей, зеленой и красной гаммы при массовом соотношении 1:0,25-0,5:0,005-0,1, дающих в сумме белый цвет. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить краску с высокими физико-механическими характеристиками. Краска обладает белизной 93-95%, стойкостью к статическому действию воды и 3%-ного раствора щелочи. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых латексов.
Известно, что на основе чистых акрилатов и их сополимеров могут быть приготовлены практически универсальные водно-дисперсионные краски (ВДК), которые применяют для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, оштукатуренным, деревянным и другим поверхностям. При этом при окраске фасадов к ВДК предъявляются повышенные требования в отношении атмосферостойкости и светостойкости, для интерьерных красок важны такие показатели как стойкость к мытью, белизна (особенно для потолков).
Краски, обладающие высокой белизной, готовят путем подбора основных компонентов соответствующего качества: пленкообразующих, пигментов, наполнителей, или же для маскировки желтоватых и красноватых оттенков в состав красок вводят добавки пигментов синего цвета.
Так, в патенте РФ 2167175, кл. С 09 Д 133/04, опубл. 2001 г., описывается водно-дисперсионная краска, содержащая, мас.%:
Пленкообразующее Стиролакрилатная дисперсия 8-20
или
Поливинилацетакрилатная, модифицированная эфиром версатиковая кислота 30-55
и дополнительно
Карбамидоформальдегидный полимер в виде дисперсии 12-45
и/или пасты 30-35
Пигмент - двуокись титана 8-18
Наполнитель - мел природный обогащенный 10-25
Загуститель - гидроксиметилцеллюлоза высоковязкая или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 0,3-1,0
Антивспениватель 0,2-0,5,
Вода Остальное
Краска достигает высокой белизны, свето- и атмосферостойкости за счет использования комплексного пленкообразующего, компоненты которого не производятся в России.
Известна водно-дисперсионная композиция для покрытия (патент РФ 2168529, кл. С 09 Д 133/04, опубл. 2001 г.), содержащая, мас.%:
Водная эмульсия акрилового сополимера 48-48,2
Двуокись титана 19,86-19,90
Тальк 6,8-7,2
Натрий КМЦ 0,19-0,21
Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола 0,02-0,03
Полифосфат натрия 0,10-0,11
Диэтиленгликоль 1,76-1,79
Трибутилфосфат 0,28-0,3
Поливиниловый спирт 0,41-0,42
Аммиак (25%-ный водный раствор) 0,50-0,51
Микрокристаллическая целлюлоза (10-100 мкм) 6,8-7,2 
Тиурам Д 0,19-0,20
Вода Остальное
Данная композиция обладает хорошими физико-механическими свойствами (атмосферостойкость, прочность покрытия). Однако использование в качестве наполнителей талька и микрокристаллической целлюлозы не позволяет получить покрытие повышенной белизны (что и не ставилось задачей данного изобретения).
Известна водно-дисперсионная краска (патент РФ 2069223, кл. С 09 Д 133/12, опубл. 1996 г.), содержащая, мас %:
Дисперсия сополимера метилакрилата, 25-35
бутилакрилата и метакриловой кислоты
Наполнитель (мел, тальк, каолин) 30-35
Пигмент (двуокись титана, ультрамарин,
пигмент желтый железоокисный) 5-10
Фунгицид (тиурам Д, пентахлорфенолят Na) 0,2-0,4
Эмульгатор (ОП-7, ОП-10, сульфанол) 0,1-0,5 
Пеногаситель (силиконовая жидкость) 0,1-0,2
диспергатор (триполифосфат натрия,
гексаметафосфат натрия) 1,0-1,5
Загуститель (стиромаль, гидроксиметилцеллюлоза) 0,3-0,6
Водный раствор аммиака 0,1-0,3
Уайт-спирит (коалесцент) 1,2-3,0
Декагидроборат натрия 0,005-0,01
Вода Остальное 
Краска характеризуется высокой водостойкостью, атмосферостойкостью, морозостойкостью, твердостью. Однако использование в качестве отбеливателя ультрамарина, который, строго говоря, отбеливателем не является, а только маскирует желтый оттенок, малоэффективно, и со временем покрытие приобретает сероватый цвет.
Наиболее близкой по составу является водно-дисперсионная композиция (патент РФ 2188218, кл. С 09 Д 5/02, опубл. 2002 г.), содержащая, мас.%: 
Водная анионная дисперсия на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или 50% непластифицированнная полимерная дисперсия сополимера н-бутилакрилата и стирола 6,0-50,0 
Пигмент (двуокись титана, пигмент желтый железоокисный, пигмент красный железоокисный, окись хрома, пигмент голубой фталоцианиновый) 3-29
Минеральный наполнитель (микромрамор, микрокальцит, микробарит, микротальк, каолин) 15-50
Целлюлозный загуститель 0,1-0,3
Полифосфат или гексаметафосфат натрия 0,95-5,0
Тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид) 0,1-0,25
Скипидар 0,3-1,5
Этиленгликоль или диэтиленгликоль,
или пропиленгликоль 2,5-6,5
Водный раствор аммиака 25%-ный 0,1-0,5
Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола
или сульфанол, или алкансульфонат натрия 0,02-0,2
Этилцеллозольв или бутилцеллозольв, или сложный 
эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-
пентадиолмоноизобутират) 1-4,0
Бутилдигликоль 0,1-4,0
Загуститель (акриловый или акрилуретановый) 0,1-1,0
Аэросил 0,1-0,3
Вода Остальное
Предлагаемая композиция обладает высокими физико-механическими характеристиками, хорошими реологическими свойствами, экологически безопасна. Однако белизна и стойкость покрытия определяются только входящими в рецептуру пигментами, наполнителями и связующими. 
В технике известен также способ обработки пигмента - двуокиси титана - флуоресцентными красителями, оптическими отбеливателями или синими пигментами (марганцовый фиолетовый, ультрамарин) для устранения желтизны, но при этом снижается и яркость. Кроме того, дополнительная трудоемкая стадия усложняет технологию и увеличивает затраты.
В патенте КНР 1106046, кл. С 09 В 129/0, опубл. 1995 г., предложено покрытие для стен состава, мас.ч.:
Гашеная известь 130-150
Поливиниловый спирт 6
Соляная кислота 0,2
Формальдегид 0,5
Гидроксид натрия 0,4 
Дибутилфталат 0,3
Полиамид 3-5
Гексаметафосфат натрия 0,3
Оптический отбеливатель 0,15
Ультрамарин 0,1-0,15
Вода 100
В данном изобретении оптический отбеливатель в сочетании с синим пигментом вводится непосредственно в состав покрытия, но смешение этих компонентов в указанном соотношении не позволяет получить белый цвет. В то же время содержащиеся в составе покрытия известь и щелочь накладывают большие ограничения на выбор пигментов (цветовую гамму), так как могут использоваться только щелочестойкие пигменты.
Задачей предлагаемого изобретения является создание водно-дисперсионной матовой краски, обладающей высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами, в частности высокой белизной, свето-, водо- и щелочестойкостью, дополнительной задачей является улучшение оттенка белизны.
Поставленная цель достигается тем, что водно-дисперсионная краска, содержащая пленкообразующее, двуокись титана, мел и/или тальк, оксиэтили-рованный алкилфенол, диспергатор - гексаметафосфат или полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, аммиак (25%-ный водный раствор), антифриз, загуститель и воду, согласно изобретению в качестве пленкообразующего содержит сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или стирола и акриловой кислоты, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолметакриламида и дополнительно содержит коалесцент - бутилдигликольацетат или флотореагент оксаль, оптический отбеливатель триазинаминостильбенового ряда и необязательно композицию из прямых красителей синей гаммы, зеленой гаммы и красной гаммы, дающих при массовом соотношении 1:0,25-0,5:0,005-0,01 в сумме белый цвет, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты
или стирола и акриловой кислоты 20-35
Редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой
кислоты и стирола или метилолметакриламида 1-4
Двуокись титана 15-30
Мел и/или тальк 20-35
Бутилдигликольацетат или флоторенагент оксаль 0,7-1,2
Оксиэтилированный алкилфенол 0,1-0,15
Гексаметафосфат или полифосфат натрия 0,3
Пеногаситель 0,03-0,25
Консервант 0,1-0,3
Антифриз 1,0-1,5
Аммиак (25%-ный водный раствор) 0,4
Оптический отбеливатель 0,05-0,8
Указанная композиция красителей 0-0,0012
Вода Остальное
Краска водно-дисперсионная согласно изобретению в качестве оптического отбеливателя предпочтительно содержит 4,4’-бис-(4’’-анилино-6’’-морфолинотриазин-2’’-иламино)-2,2’-стильбендисульфокислоту, динатриевую соль - Белофор КД-2 - или 4,4’-бис-[4’’-диэтаноламино-(п-сульфоанилино)триазин-2’’-илaминo]-2,2’-cтильбeндиcyльфoкиcлoту, натриевую соль - Белофор ОБ.
Для приготовления композиции красителей могут быть использованы следующие красители: прямой бирюзовый СВ (C.I. Direct Blue 86), прямой зеленый СВ (C.I. Direct Green 26) и прямой алый (C.I. Direct Red 23) в качестве красителей синей, зеленой и красной гаммы соответственно.
Предлагаемая водно-дисперсионная краска обеспечивает получение покрытий более высокой белизны по сравнению с прототипом. Включение в ее состав композиции красителей синей гаммы, зеленой гаммы и красной гаммы в предлагаемом соотношении, которое дает в сумме белый цвет, позволяет улучшить оттенок белизны краски. Использование комплексной системы пленкообразующее-загуститель-пигмент-наполнитель в заявленном компонентном соотношении обеспечивает повышение стойкости к статическому действию воды и щелочи. Рецептура подобрана таким образом, что краска обладает также более высокой светостойкостью. Таким образом, новый состав компонентов придает краске новые свойства.
Характеристика используемых материалов.
В качестве пленкообразующего в композиции используется водная эмульсия сополимера стирола, бутилакрилата и акриловой кислоты “Эмульсия 252” (ТУ 22-41-078-05800142 м. А) или дисперсия на основе стирола и эфиров акриловой кислоты, не содержащая пластификатора, “Новопол-110” или “Новопол-001”. 
В качестве загустителя используется редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолметакриламида - “Пластитекс СД” (СТП 08-6006) или “Пластитекс 2МД” (СТП 08-606). 
В качестве пигмента может быть использована двуокись титана по ГОСТ 9808 или импортная.
В качестве наполнителей используется мел природный тонкодисперсный М-5 (ТУ 5743-010-00186803), микротальк по ТУ 5727-001-43439345 или импортный.
В качестве диспергатора используется полифосфат натрия по ГОСТ 20291 или гексаметафосфат натрия.
В качестве пеногасителя может быть использован трибутилфосфат (ТУ 6-02-733) или смесь алифатических углеводородов и эмульгаторов “Foamaster NXZ" (Cognis-Henkel) или БИК-037 (BYK-Chemie).
В качестве эмульгатора используется оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 по ГОСТ 8433.
В качестве коалесцента используется флотореагент оксаль (ТУ 38.103429) или бутилгликольацетат (Union Carbide).
В качестве консерванта используется тиурам Д (ГОСТ 740) или антисептик широкого спектра действия "Mergal K9N”, представляющий собой композицию 5-хлор-N-метилизотиазолинона и N-метилизотиазолинона (Troy Chemical).
В качестве антифриза используется этиленгликоль по ГОСТ 197110 высш. сорт.
В качестве оптического отбеливателя используется “Белофор КД-2” (ТУ 6-14-423) или “Белофор ОБ жидкий” (ТУ 6-38-05800142-728). 
В качестве красителей используются Прямой бирюзовый СВ (C.I. Direct Blue 86), Прямой зеленый СВ (C.I. Direct Green 26) и Прямой алый (C.I. Direct Red 23).
Вода используется химическая обессоленная (ТУ 6-00-05011907-110) или питьевая (ГОСТ 2874). 
Предлагаемый состав готовят следующим образом.
Приготовление пигментной пасты осуществляют в смесителе с якорной мешалкой. В смеситель загружают рецептурное количество воды и поочередно целевые добавки: эмульгатор, пеногаситель, коалесцент, диспергатор, консервант. Затем при работающей мешалке добавляют оптический отбеливатель и композицию красителей, продолжают размешивание еще 15 минут, после чего загружают пигмент и наполнитель порциями в 2-3 приема с интервалом 5-10 минут. Диспергирование пигментной пасты производится в том же смесителе в течение 30-40 минут.
В полученную пигментную пасту загружают акриловый пленкообразова-тель, перемешивают 30 минут до однородного состояния, затем добавляют акриловый загуститель и, после 15-минутного размешивания, раствор аммиака, продолжают размешивание еще 30 минут до однородного состояния, после чего краска проверяется на соответствие нормативным требованиям. В случае несоответствия по показателям “вязкость” и “рН среды” производится корректировка водой и раствором аммиака. 
Определение свойств водно-дисперсионной краски проводят по стандартным методикам:
- условную вязкость определяют по ГОСТ 21903,
- степень перетира - по ГОСТ 6589,
- массовую долю нелетучих - по ГОСТ 17537,
- адгезию - по ГОСТ 15140,
- стойкость пленки к статическому действию жидкостей - по ГОСТ 9.403,
- белизну - по ГОСТ 16873 (инструментальный метод определения цвета и белизны),
- условную светостойкость - по ГОСТ 21903,
- морозостойкость краски - по ГОСТ 28196, п.4.8,
- укрывистость высушенной пленки - по ГОСТ 8784, 
- время высыхания покрытия - по ТУ 2316.
В таблице 1 приведены конкретные примеры качественного и количественного состава предлагаемой водно-дисперсионной краски, в таблице 2 - данные по свойствам, иллюстрирующие достигаемый технический результат.
Полученные результаты свидетельствуют о достижении цели изобретения. Из данных таблицы 2 следует, что предлагаемая композиция по сравнению с прототипом обладает лучшими прочностными и эксплуатационными свойствами: увеличивается стойкость к статическому действию воды и 3%-ного раствора щелочи, улучшается условная светостойкость с 2,5 до 1,0-1,5% и белизна с 91 до 94-95. По другим показателям предлагаемая композиция не уступает прототипу. 
Таким образом, предлагаемая рецептура расширяет ассортимент водно-дисперсионных красок на основе акриловых латексов. Краска может быть приготовлена на основе отечественных сырьевых компонентов. Предприятием-заявителем проведена подготовка производства краски по данной рецептуре, разработана техническая документация.






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Краска водно-дисперсионная, содержащая пленкообразующее, двуокись титана, мел и/или тальк, оксиэтилированный алкилфенол, диспергатор - гексаметафосфат или полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, аммиак (25%-ный водный раствор), антифриз, загуститель и воду, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующего она содержит сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или стирола и акриловой кислоты, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолметакриламида, и дополнительно коалесцент - бутилдигликольацетат или флотореагент оксаль, оптический отбеливатель триазинаминостильбенового ряда и необязательно композицию из прямых красителей синей гаммы, зеленой гаммы и красной гаммы в массовом соотношении 1:0,25-0,5:0,005-0,01, дающих в сумме белый цвет, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты
или стирола и акриловой кислоты 20-35
Редкосшитый сополимер бутилакрилата,
метакриловой кислоты и стирола или
метилолметакриламида 1-4
Двуокись титана 15-30
Мел и/или тальк 20-35
Бутилдигликольацетат или флотореагент оксаль 0,7-1,2
Оксиэтилированный алкилфенол 0,1-0,15
Гексаметафосфат или полифосфат натрия 0,3
Пеногаситель 0,03-0,25
Консервант 0,1-0,3
Антифриз 1,0-1,5
Аммиак (25%-ный водный раствор) 0,4
Оптический отбеливатель 0,05-0,8
Указанная композиция красителей 0-0,0012
Вода Остальное
2. Краска водно-дисперсионная по п.1, отличающаяся тем, что в качестве оптического отбеливателя она содержит 4,4’-бис-(4"-анилино-6"-морфолино-триазин-2"-иламино)-2,2’-стильбендисульфокислоту, динатриевую соль - Белофор КД-2, или 4,4'-бис-[4"-диэтаноламино-(п-сульфоанилино)-триазин-2"-иламино]-2,2’-стильбендисульфокислоту, натриевую соль - Белофор ОБ.
3. Краска водно-дисперсионная по п.1, отличающаяся тем, что в качестве прямых красителей она содержит Прямой бирюзовый СВ (C.I. Direct Blue 86), Прямой зеленый СВ (C.I. Direct Green 26) и Прямой алый (C.I. Direct Red 23).