Дисперсионная краска - RU2740756C2

Описание

Настоящее изобретение относится к дисперсионной краске, к способу производства дисперсионной краски, к применению дисперсионной краски и к применению алкилсиликонатов щелочных металлов для стабилизирования дисперсионных красок.

Для нанесения покрытия на подложки известны различные материалы покрытий. Они включают не только силикатные краски, но также, помимо прочего, дисперсионные силикатные краски и полимерные дисперсионные краски.

Силикатные краски являются двухкомпонентными красками, не содержащими каких-либо органических составных частей. Два основных компонента силикатных красок представляют собой растворимое стекло и пигмент, стойкий к воздействию растворимого стекла. Силикатные краски обычно смешивают непосредственно перед нанесением в результате объединения двух основных компонентов. Поэтому силикатные краски требуют проведения нескольких производственных стадий, и работа с ними в общем случае является затруднительной и требует наличия большого практического опыта.

Дисперсионные силикатные краски, соответствующие документу DIN 18363, содержат не только растворимое стекло и пигмент, стойкий к воздействию растворимого стекла, но также и вплоть до 5 мас.% органических составных частей при расчете на совокупное количество дисперсионной силикатной краски. Применяемые органические составные части в особенности представляют собой дисперсии синтетических смол. Кроме того, в дополнение к этому также могут присутствовать другие вещества, такие как гидрофобизаторы. Использование дисперсий синтетических смол делает возможным получение дисперсионных силикатных красок в виде однокомпонентных систем.

Как силикатные краски, так и дисперсионные силикатные краски обычно характеризуются очень сильнощелочным значением рН, доходящим вплоть до 13, что делает необходимым принятие относительно обременительных мер предосторожности, относящихся к производственным санитарии и гигиене и технике безопасности.

Полимерные дисперсионные краски, также известные под наименованием дисперсионных красок, обычно содержат относительно большие количества органических химических составных частей, в частности, синтетических смол, таких как полимеры, в частности, в форме дисперсий синтетических смол. В целях получения достаточной стабильности свойств при хранении дисперсионные краски обычно требуют использования консервантов, таких как, например, изотиазолин. Однако, они могут привести к появлению раздражения кожи и другого раздражения, в частности, у лиц, страдающих от аллергии.

В публикации ЕР 1297079 В1 описывается дисперсионная краска, содержащая полимерную дисперсию, пигмент и/или наполнитель, растворимое стекло и воду. Данная дисперсионная краска демонстрирует отличие, заключающееся в отсутствии потребности в каких-либо консервантах. Однако, вследствие присутствия растворимого стекла дополнительно присутствует неорганическое связующее, в результате чего могут быть ухудшены свойства дисперсионной краски, в частности, удобство в работе с нею.

В публикации DE 1031910 описывается эмульсионная краска на основе алкидной смолы, содержащая диоксид титана, наполнители, алкидную смолу и воду. Непосредственно перед использованием данную краску смешивают с метилсиликонатом натрия, в результате чего модифицированная краска демонстрирует улучшенные характеристики очищения в сопоставлении с эмульсионными красками на основе алкидных смол в отсутствие метилсиликоната натрия. В публикации DE 1031910 не приводится какого-либо указания в отношении значения рН эмульсионной краски на основе алкидной смолы, стабильности ее свойств при хранении или в отношении присутствия консервантов. В дополнение к этому, эмульсионная краска на основе алкидной смолы, содержащая метилсиликонат натрия, не предназначена для хранения в соответствии с публикацией DE 1031910.

Как это следует из предшествующего уровня техники, раскрытого выше в настоящем документе, одна цель изобретения заключается в предложении дисперсионной краски, которая по существу не содержит консервантов, характеризуется хорошей стабильностью свойств при хранении и/или демонстрирует легкость и удобство в работе.

Все или некоторые из данных целей достигаются в соответствии с изобретением в результате применения дисперсионной краски по пункту 1 формулы изобретения, способа, соответствующего пункту 11 формулы изобретения, варианта применения, соответствующего пункту 13 формулы изобретения, и варианту применения, соответствующего пункту 14 формулы изобретения.

В зависимых пунктах формулы применения указываются предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые подробно разъясняются ниже в настоящем документе.

Дисперсионная краска, соответствующая изобретению, характеризуется значением рН в диапазоне от 10 до 12 и содержит, в каждом случае при расчете на совокупную массу дисперсионной краски, следующие далее компоненты:

а. от 1% до 15 мас. % пигмента,

b. от 30% до 60 мас. % наполнителя,

с. от 1% до 25 мас. % полимера,

d. от 0,1% до 3,5 мас. % алкилсиликоната щелочного металла,

е. от 25% до 70 мас. % воды.

Как это неожиданно было установлено, объединение от 1% до 15 мас. % пигмента и от 30% до 60 мас. % наполнителя, от 1% до 25 мас. % полимера, от 0,1% до 3,5 мас. % алкилсиликоната щелочного металла и от 25% до 70 мас. % воды в дисперсионной краске, характеризующейся значением рН в диапазоне от 10 до 12, делает возможным получение дисперсионной краски, в которой компоненты характеризуются исключительной совместимостью друг с другом. В результате поверхности с нанесенным покрытием из дисперсионной краски, соответствующей изобретению, характеризуются более гомогенным внешним видом. Это проявляется, в частности, в том, что поверхности с нанесенным покрытием из дисперсионной краски, соответствующей изобретению, получаются очень однородными в результате хорошего выравнивания. Как результат дисперсионная краска, соответствующая изобретению, характеризуется исключительным удобством в работе. Как это, кроме того, было установлено, дисперсионная краска, соответствующая изобретению, демонстрирует отсутствие какого-либо изменения окраски по истечении времени хранения в несколько недель даже при отсутствии консервантов. Как это в заключение было установлено, значение рН дисперсионной краски, соответствующей изобретению, оставалось по существу постоянным на протяжении времени хранения в несколько недель.

Как это можно сказать без связывания себя какой-либо конкретной теорией, алкилсиликонат щелочного металла, по-видимому, стабилизирует дисперсионную краску, в частности, значение рН дисперсионной краски, а также обеспечивает хорошую совместимость компонентов. В настоящем документе алкилсиликонат щелочного металла, по-видимому, исполняет функцию рН-буфера. Присутствие исключительно органических связующих, по-видимому, промотирует хорошую совместимость между компонентами при значении рН дисперсионной краски. Данное действие не было прогнозируемым в свете требуемых добавок, упомянутых в публикации DE 1031910 для растворов алкилсиликонатов щелочных металлов, имеющих концентрации, доходящие вплоть до 40% от добавок для увеличения стабильности свойств растворов алкилсиликонатов щелочных металлов при хранении.

Дисперсионные краски, предусматриваемые в контексте изобретения, являются, в частности, интерьерными дисперсионными красками, фасадными дисперсионными красками, силиконовыми красками и обрызгами на дисперсионной основе, в том числе интерьерными и фасадными обрызгами.

Алкилсиликонаты щелочных металлов, соответствующие изобретению, представляют собой, в частности, соединения, описывающиеся формулой MOSi(R)(OH)₂, где М представляет собой щелочной металл, а R представляет собой алкильный заместитель. Алкилсиликонаты щелочных металлов могут быть получены, например, в результате проведения реакции между алкилсилантриолом и гидроксидом щелочного металла. Производство растворов алкилсиликонатов щелочных металлов, в частности, водных растворов, описывается, например, в публикации DE 1 031 910.

В соединениях MOSi(R)(OH)₂, подходящих для использования алкилсиликоната щелочного металла, соответствующего изобретению, щелочной металл М, в частности, может быть выбран из группы, состоящей из лития, натрия, калия и их смесей. Алкильный заместитель R предпочтительно выбирают из группы, состоящей из метила, этила, н-пропила, изопропила, н-бутила, изобутила, трет-бутила, н-пентила, изопентила, трет-пентила, неопентила, фенила, арила и циклогексила. Предпочтительным алкильным заместителем является метил. Более предпочтительным является выбор алкилсиликоната щелочного металла для дисперсионной краски, соответствующей изобретению, из группы, состоящей из метилсиликоната лития, метилсиликоната натрия и метилсиликоната калия. Наиболее предпочтительным алкилсиликонатом щелочного металла является метилсиликонат калия. Данные алкилсиликонаты щелочных металлов, в частности, метилсиликонат калия, в результате приводят к получению гомогенных поверхностей и являются простыми и удобными в обращении.

В дисперсионной краске, соответствующей изобретению, алкилсиликонат щелочного металла содержится в количестве в диапазоне от 0,1% до 3,5 мас. % при расчете на совокупную массу дисперсионной краски. Предпочтительным является, чтобы дисперсионная краска, соответствующая изобретению, содержала от 0,1% до 2 мас. %, в частности, от 0,3% до 2 мас. % или от 0,5% до 1,5 мас. %, алкилсиликоната щелочного металла в каждом случае при расчете на совокупную массу дисперсионной краски. Дисперсионные краски, характеризующиеся данными уровнями содержания, демонстрируют хорошее удобство в работе и хорошую стабильность свойств при хранении.

В соответствии с изобретением дисперсионная краска содержит от 1% до 15 мас. % пигмента. В качестве пигмента подходящими для использования являются различные вещества. Предпочтительным является выбор пигмента из группы, состоящей из диоксида титана, желтого оксида железа, арилида (моноазо), ванадата висмута, перинона, рутила-олова-цинка, хинакридона, дикетопирролопиррола, красного оксида железа, фталоцианинового синего, диоксазина, кобальтовой сини, ультрамаринового синего, фталоцианинового зеленого, зеленого оксида хрома, кобальтовой зелени, сажевого красителя, черного оксида железа, пиразолохиназолона, моноазо-пигмента нафтола AS и их смесей. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения дисперсионная краска содержит от 3% до 13 мас. % пигмента, более предпочтительно от 5% до 12 мас. % пигмента.

В одном варианте осуществления предпочтительным является использование неорганических пигментов. Примерами неорганических пигментов являются оксиды, такие как диоксид титана, оксиды железа, например, продукты P. Y. 42, P. R. 101, P. Вk. 11, зеленый оксид хрома, например, продукт P. G. 17, пигменты со смешанными фазами, например, синий оксид кобальта P. B. 28 и зеленый оксид кобальта P. G. 50, ванадат висмута P. Y. 184, рутил-олово-цинк Р. О. 216, силикаты, например, ультрамариновый синий Р. В. 29 и сажа, например, технический углерод P. Bk. 7.

В одном дополнительном варианте осуществления предпочтительным является использование органических пигментов. Примерами органических пигментов являются азо-пигменты, например, желтый арилид (моноазо) P. Y. 74, полициклические пигменты, например, хинакридон P. R. 122, перинон Р. О. 43, пиразолохиназолон Р. О. 67, дикетопирролопиррол (DPP) P. R. 254, диоксазин P. V. 23 и металлокомплексные пигменты, например, медный фталоцианиновый синий Р. В. 15:3 и медный фталоцианиновый зеленый P. G. 7.

Обозначения, использующиеся для примеров неорганических и органических пигментов, соответствуют родовым наименованиям для цветового индекса от Британского общества красильщиков и колористов.

В одном дополнительном варианте осуществления используются смеси из неорганических пигментов и органических пигментов.

Использование упомянутых пигментов делает возможным производство цветных дисперсионных красок, покрывающих по существу весь цветовой спектр.

В дополнение к компонентам в виде пигмента, алкилсиликоната щелочного металла и воды дисперсионная краска, соответствующая изобретению, содержит наполнитель. Наполнитель предпочтительно выбирают из группы, состоящей из доломита, сульфата бария, полевого шпата, кварца, карбоната кальция, слюды, каолина, прокаленного каолина, талька, диатомитовой земли и их смесей. Наполнитель более предпочтительно представляет собой смесь из, по меньшей мере, карбоната кальция и каолина. Такие наполнители делают возможным получение дисперсионных красок, характеризующихся хорошим удобством в работе.

Карбонат кальция может быть использован в различных формах, например, в форме мела или кальцита.

Как это продемонстрировали практические испытания, дисперсионные краски, делающие возможным получение особенно гомогенных покрытий, будут получать в случае маленьких частиц наполнителя. Выгодно, чтобы частицы наполнителя дисперсионной краски, соответствующей изобретению, имели размер, составляющий менее, чем 100 мкм, в частности, менее, чем 80 мкм, предпочтительно находящегося в диапазоне от 0,1 до 50 мкм, более предпочтительно от 1 до 30 мкм. Способы определения размера частиц для специалистов в соответствующей области техники известны. Например, размер частиц может быть определен при использовании гриндометра в соответствии с документом DIN EN ISO 1524, в частности, в соответствии с документом DIN EN ISO 1524:2013-06. Размер частиц наполнителей относится, в частности, к максимальному размеру агломератов. Кроме того, размер частиц, в частности, распределение частиц по размерам, также могут быть определены при использовании просвечивающей электронной микроскопии.

В соответствии с изобретением значение рН для дисперсионной краски находится в диапазоне от 10 до 12, предпочтительно от 10,5 до 11,5. Как это было установлено, дисперсионные краски, характеризующиеся упомянутыми значениями рН, будут демонстрировать незначительное изменение окраски в случае, если она вообще изменяется, даже по завершении хранения в течение нескольких недель, даже если краски по существу не содержат консервантов. Еще более предпочтительным является значение рН дисперсионной краски в диапазоне от 10,5 до 11,4. Дисперсионные краски, соответствующие изобретению и характеризующиеся такими значениями рН, демонстрировали дополнительное преимущество, заключающееся в возможности использования даже и в отсутствие специальных мер предосторожности в отношении производственной санитарии и гигиены и техники безопасности.

Значение рН может быть подстроено, например, в результате добавления щелочных веществ, также известных под наименованием подщелачивателей. Примерами щелочных веществ являются гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид лития, натрия и/или калия, гидроксиды щелочноземельных металлов, такие как гидроксид магния, кальция и/или бария, гидроксид аммония, ксонотлит (6СаО⋅6SiO₂⋅H₂O) и/или эттрингит (Cа₆[Al(OH)₆]₂(SO₄⋅×⋅26⋅H₂О)). Ксонотлит предпочтительно характеризуется моноклинной сингонией (моноклинный ксонотлит). Как это было установлено, ксонотлит и/или эттрингит являются особенно выгодными, если их используют в комбинации с алкилсиликонатом щелочного металла, присутствующим в дисперсионной краске, соответствующей изобретению. В частности, дисперсионные краски, содержащие ксонотлит и/или эттрингит в качестве подщелачивателей в дополнение к алкилсиликонату щелочного металла, характеризуются увеличенной стабильностью значения рН. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения дисперсионная краска, соответствующая изобретению, в дополнение к алкилсиликонату щелочного металла содержит подщелачиватели в количестве в диапазоне от 0,005% до 3 мас. %, в частности, от 0,01% до 1 мас. %, при расчете на совокупную композицию дисперсионной краски. В частности, дисперсионная краска, соответствующая изобретению, может содержать от 0,005% до 3 мас. %, в частности, от 0,01% до 1 мас. %, ксонотлита и/или эттрингита при расчете на совокупную композицию дисперсионной краски.

В одном варианте осуществления изобретения значение рН дисперсионной краски, соответствующей изобретению, остается по существу постоянным на протяжении периода времени, составляющего, по меньшей мере, 4 недели, предпочтительно, по меньшей мере, 8 недель, более предпочтительно, по меньшей мере, 12 недель, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 16 недель, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 20 недель.

В соответствии с изобретением дисперсионная краска содержит от 1% до 25 мас. % полимера при расчете на совокупную массу дисперсионной краски. Предпочтительным является содержание дисперсионной краской от 2% до 23 мас. %, более предпочтительно от 4% до 20 мас. %, полимера в каждом случае при расчете на совокупную массу дисперсионной краски. Приведенные уровни содержания полимера в дисперсионной краски в каждом случае относятся к полимеру как к твердому содержимому. Однако предпочтительным является добавление полимера в форме дисперсии, в частности, водной дисперсии, во время производства дисперсионной краски. Выгодным является содержание данными полимерными дисперсиями, в частности, водными полимерными дисперсиями, от 40% до 70 мас. %, предпочтительно от 45% до 60 мас. %, более предпочтительно от 45% до 55 мас. %, полимера. В случае добавления полимера в виде водной полимерной дисперсии воду полимерной дисперсии рассматривают в качестве части совокупного уровня содержания воды в дисперсионной краске. Дисперсионные краски, содержащие полимер в данных количествах, продемонстрировали хорошие рабочие характеристики.

В качестве полимера для дисперсионной краски подходящими являются различные полимеры. Предпочтительно, когда содержание полимера для дисперсионной краски, соответствующей изобретению, содержит по меньшей мере, один полимер и/или сополимер на основе, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из группы, состоящей из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты, сложных эфиров акриловой кислоты, метакриловой кислоты, производных метакриловой кислоты, сложных эфиров метакриловой кислоты, стирола, производных стирола, N-винилпирролидона, акрилонитрила, винилацетата, винилпропионата, этиленненасыщенных карбоновых кислот, сложных эфиров этиленненасыщенных карбоновых кислот, ангидридов этиленненасыщенных карбоновых кислот, амидов этиленненасыщенных карбоновых кислот и виниловых сложных эфиров карбоновых кислот. В особенности предпочтительно, если полимер для дисперсионной краски содержит по меньшей мере, один полимер на основе производных акриловой кислоты и/или стирола. В случае использования сложных эфиров акриловой кислоты и/или сложных эфиров метакриловой кислоты предпочтительным будет, если спиртовой заместитель содержит от от 1 до 12 атомов углерода. Спиртовой заместитель, кроме того, может быть разветвленным или неразветвленным. В одном предпочтительном варианте осуществления полимер дисперсионной краски состоит из, по меньшей мере, одного из вышеупомянутых полимеров и/или сополимеров.

Дисперсионная краска, соответствующая изобретению, в дополнение к этому может содержать в качестве дополнительных добавок диспергаторы, смачиватели, загустители, стабилизаторы, противопенообразователи и/или гидрофобизаторы.

Примерами загустителей являются алкоксилаты спиртов, сополимеры этиленоксида-пропиленоксида, сополимеры малеинового ангидрида-диизобутилена, полиакриловая и полиметакриловая кислота и их соли, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксилметилцеллюлозы, полиуретаны, фосфаты щелочных металлов и соли модифицированных фосфорных кислот и их смеси.

Примерами противопенообразователей являются полигликоли, триглицериды, сополимеры полисилоксана-простого полиэфира и силиконовые масла.

Примерами гидрофобизаторов являются, в частности, олигомерные и полимерные силоксаны и силиконовые смолы.

В одном предпочтительном варианте осуществления дисперсионная краска, соответствующая изобретению, по существу не содержит консервантов, в частности, изотиазолинов.

Изобретение, кроме того, предлагает способ производства дисперсионной краски, соответствующей изобретению, включающий стадии

а. получения композиции, содержащей, в каждом случае при расчете на совокупную массу дисперсионной краски,

i. от 1% до 15 мас. % пигмента,

ii. от 30% до 60 мас. % наполнителя,

iii. от 1% до 25 мас. % полимера,

iv. от 0,1% до 3,5 мас. % алкилсиликоната щелочного металла,

v. от 25% до 70 мас. % воды,

b. диспергирования компонентов, упомянутых на стадии а.,

c. доведения значения рН до величины в диапазоне от 10 до 12.

Упомянутые стадии могут быть проведены в любой желательной последовательности, предпочтительно упомянутые стадии проводят в упомянутой последовательности.

Информация, относящаяся к алкилсиликонату щелочного металла в связи с дисперсионной краской, соответствующей изобретению, равным образом относится также и к алкилсиликонату щелочного металла способа, соответствующего изобретению.

Информация в отношении пигмента в связи с дисперсионной краской, соответствующей изобретению, равным образом относится также и к пигменту способа, соответствующего изобретению.

Информация в отношении наполнителя в связи с дисперсионной краской, соответствующей изобретению, равным образом относится также и к наполнителю способа, соответствующего изобретению.

Информация в отношении значения рН и щелочного вещества в связи с дисперсионной краской, соответствующей изобретению, равным образом относится также и к значению рН и щелочному веществу способа, соответствующего изобретению.

Информация в отношении полимера в связи с дисперсионной краской, соответствующей изобретению, равным образом относится также и к полимеру способа, соответствующего изобретению.

Дисперсионная краска, соответствующая изобретению, является пригодной для применения в различных областях применения. Она является в особенности хорошо пригодной для применения внутри помещения и/или вне помещения.

Изобретение подобным образом относится к применению алкилсиликонатов щелочных металлов, в частности, метилсиликоната калия, для стабилизирования дисперсионных красок.

Ниже в настоящем документе изобретение разъясняется более конкретно при использовании примеров, которые, однако, являются только объяснительными, но не ограничивающими.

ПРИМЕРЫ

Дисперсионные краски, имеющие следующие далее рецептуры, представленные в таблице 1, производили в результате смешивания составных частей, приведенных в таблице 1, при этом в каждом случае добавленные количества указаны в мас.%.

Таблица 1

Рецептуры А и В продемонстрировали стабильность свойств при хранении более чем 6 месяцев, при отсутствии изменения окраски и были легки и удобны в обращении. В частности, рецептуры продемонстрировали хорошее удобство в работе и после нанесения сделали возможным получение поверхностей, создающих общее впечатление гомогенности. По истечении 6 месяцев рецептура А характеризовалась значением рН 11,3, а рецептура В характеризовалась значением рН 11,4.

Реферат

Настоящее изобретение относится к дисперсионной краске, к способу производства дисперсионной краски, к применению дисперсионной краски внутри и вне помещений. Дисперсионная краска содержит, в расчете на совокупную массу дисперсионной краски, а) от 1% до 15 мас.% пигмента, b) от 30% до 60 мас.% наполнителя, с) от 1% до 25 мас.% полимера, d) от 0,1% до 3,5 мас.% алкилсиликоната щелочного металла, е) от 0,005% до 3 мас.% ксонотлита и/или эттрингита, f) от 25% до 67,895 мас.% воды, где значение рН дисперсионной краски находится в диапазоне от 10 до 12. Изобретение обеспечивает стабильность свойств при хранении более чем 6 месяцев при отсутствии изменения окраски. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула