CN101113221B

CN101113221B - 海绵状雕塑化合物

Info

Publication number: CN101113221B
Application number: CN2007100965404A
Authority: CN
Inventors: 李德佳; 王惠民
Original assignee: Lian Industrial Co ltd
Current assignee: Lian Industrial Co ltd
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: US20070238815A1; EP1844830A1; CN101113221A

Abstract

本发明提供了一种海绵状雕塑化合物，具体地，本发明提供了一种粘土塑型组合物和其制造方法。在一种实施方式中，塑型组合物包括反渗透水(50-70重量％)，聚合物树脂(15-25重量％)，聚乙二醇(1-10重量％)，轻质填料(1-5重量％)，四硼酸钠(0.30-4.0重量％)，甘油(1-10重量％)，丙二醇(1-15重量％)，山梨糖醇(3-28重量％)和防腐剂(0.1-1.0重量％)。

Description

海绵状雕塑化合物

技术领域

本发明涉及雕塑化合物，在更具体的应用中，涉及到儿童用的雕塑化合物。

背景技术

本发明涉及轻质的雕塑化合物，其密度小于1。轻质雕塑化合物有别于密度大于1的重质化合物。更具体地说，该化合物也可描述为海绵状化合物。

海绵状雕塑化合物一般包括非水基化合物、油基化合物和水基化合物。非水基轻质化合物包括热塑性塑型组合物和蜡/油基塑型组合物。热塑性塑型组合物通常用于制造汽车工业中的设计模型，诸如美国专利3,607,332所描述。塑型组合物通常由塑料、矿物质、粘合剂、轻填料和着色剂构成，其可以在50℃以上加工。当环境温度下降，使用这种组合物塑造的形状变成刚性的，而且相当坚硬。然而，这些组合物用于工业应用时，没有最终聚集态，不能在室温下揉搓及/或塑型，因此不宜作为儿童的雕塑化合物。

或者，一种蜡/油基轻质塑型组合物由固体蜡、糊状蜡、油基和轻质的中空微珠填料组成。微珠是单尺寸的聚合物粒子，其主要由两种不同类型的聚合物组成，如具有不同交联度的聚苯乙烯、聚丙烯酸酯。这种化合物具有轻质性能，并且可以在室温下揉搓和处理。由此获得的产品适于儿童使用。

水基化合物通常是能空气干燥的，并掺入了淀粉作为填料。然而，这些化合物因为可塑性差和显著的干燥收缩，在干燥后易于开裂、剥落和破碎。即使化合物混合物中掺入大比例的填料，还会因干燥后体积减少而存在收缩。此外，水基轻质化合物结合水溶性树脂如聚乙烯醇(PVA)，和轻质填料。虽然其对开裂、剥落和破碎具有改善的耐受性，但是其初始是粘性的，并且强度、弹性和防潮性低下。

发明内容

根据本发明的一个特征，提供了塑型组合物。该组合物包括50-70重量％反渗透水、15-25重量％聚合物树脂、1.0-5重量％轻质填料、1.0-10重量％甘油、1.0-15重量％丙二醇、3.0-28重量％山梨醇、1.0-10重量％聚乙二醇及0.3-4.0重量％四硼酸钠。

根据一种形式，提供了塑型组合物。该组合物包括40-60重量％反渗透水、15-25重量％聚合物树脂、1.0-5.0重量％轻质填料、1.0-10重量％甘油、1.0-8.0重量％丙二醇、3.0-25重量％山梨醇、1.0-10重量％聚乙二醇、0.3-5.0重量％四硼酸钠及5-15重量％沉淀二氧化硅。

根据一种形式，该聚合物树脂是水基聚合物或者共聚物。

根据一种形式，该水基聚合物或者共聚物包括聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸聚合物和共聚多酯中的至少一种。

在一种形式中，该轻质填料包括包囊化微球和微珠中的至少一种。

根据一种形式，该轻质填料是包囊气体的共聚物。

根据一种形式，该轻质填料的体积膨胀到高至其初始体积的40倍。

在一种形式中，该轻质填料是酚醛树脂的中空球。

在一种形式中，该组合物进一步包括0.1-20重量％颜料和0.02-0.2重量％防腐剂。

根据一种形式，该防腐剂选自对羟基苯甲酸酯系列。

根据一种形式，该防腐剂包括对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇中至少一种。

在一种形式中，提供了制造塑型组合物的方法。该方法的步骤包括：在第一容器中混合聚乙二醇、丙二醇和山梨醇；在第二容器中混合十水合四硼酸二钠；将第一容器和第二容器的组合物与反渗透水、轻质填料及聚合物树脂一道合并并混合。

根据一种形式，在合并并混合的步骤中加入颜料与防腐剂。

根据一种形式，对第二容器的组合物在加入反渗透水、轻质填料与聚合物树脂之后进行合并。

从包括附加权利要求和附图的整个说明书完整地看，可明显得出本发明的其它目的、优点和特征。

具体实施方式

虽然本发明容许有许多不同形式的实施方式，根据本文具体描述的其实施方式，应该理解本公开内容是作为发明原理的例证，并不意味着将该发明限制为所说明的具体实施方式。

在一个实施方式中，水基海绵状雕塑组合物包括反渗透水(50-70重量％)，聚合物树脂(15-25重量％)，轻质填料(1.0-5.0重量％)，甘油(1.0-10重量％)，丙二醇(1.0-15重量％)，山梨糖醇(3.0-28重量％)，聚乙二醇(1-10重量％)和四硼酸钠(0.3-4.0重量％)。任选地可将附加的组分如颜料与防腐剂掺入至该组合物中。

在替换性的实施方式中，水基海绵状雕刻组合物包括反渗透水(40-60重量％)，聚合物树脂(15-25重量％)，轻质填料(1.0-5.0重量％)，甘油(1.0-10重量％)，丙二醇(1.0-8.0重量％)，山梨醇(3.0-25重量％)，聚乙二醇(1.0-10重量％)，四硼酸钠(0.3-5.0重量％)和沉淀二氧化硅(5-15重量％)。

在优选实施方式中，该聚合物树脂是聚乙烯醇(PVA)，如得自Celvol系列。水解度是88.00±2.00摩尔％，4％溶液的粘度为5.70±1.50cP。堆积密度是0.6-0.7克每毫升。熔点范围是180-250℃。本领域技术人员应该明白，也可以利用其他聚合物树脂以及其他形式的PVA。例如，所述聚合物树脂可以包括其它水溶性聚合物，如水基聚氨酯、水基丙烯酸聚合物或共聚多酯或其它的水溶性聚合物，及其混合物。

在一个实施方式中，该轻质填料包括包囊化的共聚物或者微球。包囊化的共聚物或微球，诸如Akzo Nobel制造的名为的产品，是与中空微珠完全不同的材料，各自具有不同的微结构与功能。例如，微球具有包裹气体的聚合物壳，其与其它市售粘土产品中使用的中空微珠显著不同。当壳内气体受热时，内压力增加，热塑性的壳软化，这导致微球的体积显著增加。当充分地膨胀时，微球的体积可以增加原始体积的大于40倍。然而，微珠是单一尺寸的聚合物粒子，其主要由二种不同类的聚合物组成，如具有不同交联度的聚苯乙烯和聚丙烯酸。聚合物粒子有完美的球形，具有高度的单一尺寸，制造的粒度范围很宽如0.5-500微米。

能被使用的微球或包囊化共聚物的一种适合形式是

Figure 2007100965404100002S07196540420070418D00004165202QIETU

DE(Akzo Nobel)系列产品，其密度范围是20-70KG/m³，如EXPANCEL051，EXPANCEL091，EXPANCEL461，EXPANCEL551等等。另外，其它适合的形式包括

微球或

微球。适合的轻质微球的另一个实例包括Pierce和Stevens制造的

膨胀球，其由充满气体的柔韧、超低密度的热塑性中空微球核组成。通常，这种形式的微球其表面涂覆有碳酸钙。

另外，可以利用轻质填料如漂珠(cenospheres)。漂珠是小、轻质、惰性、中空的微球，其主要包含二氧化硅(比如合成的沉淀二氧化硅)和氧化铝，并充满低压气体。

其它轻质填料也可包括发泡性塑料粉末，诸如发泡性热塑性粉末和发泡性热固性塑料粉末。发泡性热塑性粉末包括发泡性聚苯乙烯粉末、发泡性聚乙烯粉末、发泡性聚丙烯粉末等等。发泡性热固性塑料粉末为发泡性聚氨酯塑料粉末等等。

塑型组合物的一种实施方式即实施例1显示于表1中。

实施例1：

如表1所示，塑型化合物包括反渗透水(50-70重量％)、聚合物树脂(15-25重量％)、轻质填料(1.0-5.0重量％)、甘油(1.0-10重量％)、丙二醇(1.0-15重量％)、山梨糖醇(3.0-28重量％)、聚乙二醇(1-10重量％)、四硼酸钠(0.3-4.0重量％)以及各种颜料(0.1-20重量％)和防腐剂(0.02-0.2重量％)。理想的范围是:反渗透水(55-65重量％)、聚合物树脂(18-22重量％)、轻质填料(2.5-4.5重量％)、甘油(3.0-6.0重量％)、丙二醇(6.0-10重量％)、山梨糖醇(7.0-20重量％)、聚乙二醇(2.0-7.0重量％)和四硼酸钠(0.5-2.0重量％)。

附加实例显示于下表2。

实施例2

表2

在一种实施方式中，颜料包括常规颜料、氖颜料和珍珠颜料及其混合物。例如，常规颜料包括群青(Ultramarine blue)，FD&C黄5铝色淀(FD&C Yellow5Aluminum Lake)，FD&C红40铝色淀(FD&CRed40Aluminum Lake)，FD&C黄6铝色淀(FD&C Yellow6AluminumLake)，FD&C蓝1铝色淀(FD&C Blue1Aluminum Lake)，二氧化钛，D&C红7钙色淀(D&C Red7Calcium Lake)，TG-60Gold，K-100Black或其混合物。常规颜料的含量范围为0.1到5重量％。在一种实施方式中，优选的范围为0.3到3重量％。

氖颜料包括颜料诸如Sterling荧光红(Florescent Red)3，Sterling荧光蓝(Florescent Blue)60，Sterling荧光黄(Florescent Yellow)27，Sterling荧光深洋红(Florescent Strong Magenta)21，Sterling荧光橙(Florescent Orange)5，Sterling荧光绿(Florescent Green)8或其混合物，其含量范围为0.1到3重量％，优选范围为0.5到2重量％。

珍珠颜料包括5500Timica银闪白(silver sparkle)，1500Timica超亮白(extra bright)，110A Timica珍珠白(pearl white)以及其与常规颜料或氖颜料的共混物等等。含量范围为5到20重量％。优选的范围为10到15重量％。

pH值从3到10的防腐剂适于本组合物。用于实施例1的防腐剂是对羟基苯甲酸酯系列，如对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸甲酯。

由表1的组合物获得的塑型组合物在室温下密度范围是30-60KG/m³。pH值范围从6.8到7.8。

实施例3：

制造塑型组合物的方法的一种实施方式概述如下：

相A：将轻质填料、颜料和防腐剂加到混合器或槽中进行预先混合。

相B：

1.在室温下将20％的所需反渗透水注入涡轮混合槽。

2.开启涡轮，冲扫并使之均匀。

3.将聚乙二醇、丙二醇、山梨糖醇分别地加入，并持续混合，直到溶液达到均匀。

相C：在单独的夹套槽中

1.加入60％的所需反渗透水。

2.将该水加热到75℃-85℃(可以使用预热的水)。

3.加入聚乙烯醇，持续混合，直到聚乙烯醇完全溶解。

相D：在单独的容器中，将十水合四硼酸二钠(Borax)和余量的反渗透水(大约总量的20％)混合

1.将该溶液加热到70℃和80℃之间(可以使用预热的水)。

2.一旦溶液抵达要求的温度，并且Borax完全溶解时，将相B和相C分别加到相A中。

3.连续混合直到所有化合物均匀。

4.然后添加相D，并连续混合10-20分钟，直到所有化合物均匀。

5.从混合器或槽中倒出充分混配的塑型化合物。

虽然该发明已经对具体的实例例和实施方式描述于此，但是本领域技术人员应该明白，其它的实例和实施例也是可预料的。

Claims

1.一种密度小于1的海绵状塑型组合物，所述海绵状塑型组合物包括：

50-70重量％反渗透水；

15-25重量％聚合物树脂；

1.0-5.0重量％轻质填料；

1.0-10重量％甘油；

1.0-15重量％丙二醇；

3.0-28重量％山梨糖醇；

1.0-10重量％聚乙二醇；和

0.3-4.0重量％四硼酸钠，

其中所述轻质填料包括包囊化微球和微珠中的至少一种。

2.权利要求1的塑型组合物，其中聚合物树脂是水基聚合物。

3.权利要求1的塑型组合物，其中聚合物树脂是水基共聚物。

4.权利要求2的塑型组合物，其中水基聚合物或共聚物包括聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸聚合物和共聚多酯中的至少一种。

5.权利要求1的塑型组合物，其中轻质填料是包囊气体的共聚物。

6.权利要求1的塑型组合物，其中轻质填料的体积膨胀高至其初始体积的40倍。

7.权利要求1的塑型组合物，其中轻质填料是酚醛树脂的中空球。

8.权利要求1的塑型组合物，其中轻质填料是发泡性塑料粉末。

9.权利要求8的塑型组合物，其中发泡性塑料粉末包括发泡性聚苯乙烯粉末、发泡性聚乙烯粉末、发泡性聚丙烯和发泡性聚氨酯塑料粉末中的至少一种。

10.权利要求1的塑型组合物，其进一步包括0.1-20重量％颜料和0.02-0.2重量％防腐剂。

11.权利要求10的塑型组合物，其中防腐剂选自对羟基苯甲酸酯系列。

12.权利要求10的塑型组合物，其中防腐剂包括对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇中的至少一种。

13.一种制造塑型组合物的方法，包括以下步骤：在第一容器中混合聚乙二醇、丙二醇和山梨糖醇；在第二容器中混合十水合四硼酸二钠；将第一容器和第二容器的组合物与包囊化微球和微珠中的至少一种、反渗透水和聚合物树脂一道合并并混合。

14.权利要求13的方法，其中在合并并混合的步骤加入颜料和防腐剂。

15.权利要求13的方法，其中将第二容器的组合物在加入包囊化微球和微珠中的至少一种、反渗透水和聚合物树脂之后进行合并。

16.一种密度小于1的海绵状塑型组合物，所述海绵状塑型组合物包括：

40-60重量％反渗透水；

15-25重量％聚合物树脂；

1.0-5.0重量％轻质填料；

1.0-10重量％甘油；

1.0-8.0重量％丙二醇；

3.0-25重量％山梨糖醇；

1.0-10重量％聚乙二醇；

0.3-5.0重量％四硼酸钠；和

5.0-15重量％合成二氧化硅，

其中所述轻质填料包括包囊化微球和微珠中的至少一种。

17.权利要求16的塑型组合物，其中聚合物树脂是水基聚合物。

18.权利要求16的塑型组合物，其中聚合物树脂是水基共聚物。

19.权利要求17的塑型组合物，其中水基聚合物或共聚物包括聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸聚合物和共聚多酯中的至少一种。

20.权利要求16的塑型组合物，其中轻质填料是包囊气体的共聚物。

21.权利要求16的塑型组合物，其中轻质填料的体积膨胀高至其初始体积的40倍。

22.权利要求16的塑型组合物，其中轻质填料是酚醛树脂的中空球。

23.权利要求16的塑型组合物，其中轻质填料是发泡性塑料粉末。

24.权利要求23的塑型组合物，其中发泡性塑料粉末包括发泡性聚苯乙烯粉末、发泡性聚乙烯粉末、发泡性聚丙烯和发泡性聚氨酯塑料粉末中的至少一种。

25.权利要求16的塑型组合物，其进一步包括0.1-20重量％颜料和0.02-0.2重量％防腐剂。

26.权利要求25的塑型组合物，其中防腐剂选自对羟基苯甲酸酯系列。

27.权利要求25的塑型组合物，其中防腐剂包括对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇中的至少一种。