CN105339447B - 固体丹培拉及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体丹培拉及其制造方法，所述丹培拉包含浓度值为10％～70％的树脂分散液、浓度为10％～20％的硬脂酸钠、浓度值为4％～20％的甘油、浓度为7％～50％的水、浓度值为5％～15％的颜料、浓度为1％～3％的防沫剂、浓度为0.10％～0.4％的杀生物剂，上述浓度值指的是最终产品。本发明的丹培拉用于在诸如纸、光泽纸板、木材或硬纸板等基底上涂色或绘画，直接施用于所述基底而无需添加水。

Description

固体丹培拉及其制造方法

发明目的

本发明的一个目的是提供那些用于在诸如纸、光泽纸板、木材、硬纸板等基底上涂色或绘画的固体涂料或丹培拉，所述固体涂料或丹培拉以直接方式施用而无需添加水，其尺寸稳定并且当经受低机械力时在基底上易于分散。

本发明的另一目的是提供一种制造所述固体丹培拉的方法，所述固体丹培拉在其施用中形成速干覆膜，具有高覆盖能力，并且在其制造和包装后具有稳定保存性。

技术领域

本发明涉及固体覆盖组合物，具体而言，涉及用于在纸、光泽纸板、木材和硬纸板上绘画的固体涂料或丹培拉组合物。

背景技术

现在市场上存在用于在纸、硬纸板或类似基底上绘画或涂色的固体涂料的多种实施方式，其可被视为现有技术的一部分。

另一方面，已知的是制造此类丹培拉的通常方法包括在热条件下搅拌混合颜料和树脂，获得均质混合物，其将被填充于容器中。此常用制造方法具有产生过度固态的丹培拉的缺点，因为此方法增强了树脂与颜料以及与其它常用成分(如固化剂)的均化，在这种情况下引起产品的过度固化，需要很大的机械力来施用丹培拉，这在某些场合下使得其上施用丹培拉的基底可能被破坏，或在其它情况下固化剂的溶液变得难以导致弱交联，因此固体丹培拉的固化不足。

因此，显然需要提供一种固体丹培拉，其易于在基底上分散，形成膜，具有很大的覆盖能力，具有依靠层的叠加获得不同色调的可能性，具有速干特性，并且尽管为固体，但在所述基底上分散仅需低机械力。

发明内容

本发明涉及一类用于在诸如纸、光泽纸板、木材、硬纸板等基底上涂色或绘画以便直接施用于所述基底上而无需添加水的固体涂料或丹培拉。

基本上，本发明的固体丹培拉包含：浓度为最终产品重量的10％～70％的树脂分散液；浓度为最终产品10％～20％的硬脂酸钠；浓度为4％～20％的甘油；浓度为7％～50％的水；浓度为5％～15％的颜料；浓度为1％～3％的防沫剂；以及最后，浓度为0.10％～0.40％的杀生物剂，所有浓度均指的是最终产品。

本发明的固体丹培拉经证明是在给定温度范围内维持其尺寸稳定的足够固态的产品，该产品在其制造和包装之后可实现维持其形式并拥有稳定的保存性。

同时所述固体丹培拉产生下述产品，该产品可以容易的方式在基底上分散，形成膜，该膜具有高覆盖能力以及通过层的叠加获得不同色调的可能性，干燥非常迅速，并且尽管为固体，在所述基底上分散仅需非常小的机械力。

为了在本发明的应用中获得最佳效果，固体丹培拉包含用作粘合剂或成膜剂的树脂。所述树脂必须提供足够的初始附着和粘合能力，以同时实现容易滑动和足够的附着，从而能够叠加涂料湿层(干燥前)并获得高覆盖能力，实现与通过油漆获得的那些类似的颜色效果。

如上所述，所述树脂将以最终产品重量的10％～70％的浓度使用。优选地，如果所述树脂以固态使用，则所述树脂将具有最终产品重量的10％～25％的浓度，并且如果其用作具有40％～70％固体物质的分散液，则将具有40％～70％树脂的浓度。

树脂的恰当选择将在很大程度上决定本发明的固体丹培拉的正确性能，其使丹培拉容易施用并充分分散在基底上。

因此，对于本发明的恰当实施方式，所述树脂将选自以下聚合物组成的组：聚乙烯吡咯烷酮k80～k90，其中k是指聚合物的分子量；优选具有水解度/99(如17/99-28/99-65/99)的聚乙烯醇；可溶于碱中的丙烯酸类树脂的分散液；具有40％～50％固体物质的乙烯基苯乙烯树脂的分散液；以及聚乙烯醇缩醛树脂。

优选地，使用的树脂将是聚乙烯醇缩醛，该聚乙烯醇缩醛是在酸的存在下以适当的速率利用醛对聚乙烯醇(PVA)进行改性而产生的，所述醛优选为甲醛或乙醛，以1％～15％的浓度使用。

另一方面，本发明的固体丹培拉组合物包含将优选用作固化剂的硬脂酸钠。后者将允许形成将形成组合物的所有元素或化合物维持在一起的固体结构，或将其保持为具有一定硬度范围的足够固态，从而提供丹培拉的所需尺寸稳定性。然而，使用的量必须必须为使本发明的固体丹培拉可以以容易和温和的方式施用和分散于基底上，需要低机械力以便丹培拉的固体在所述基底上分散成涂料的薄层。在这点上，硬脂酸钠将优选以最终产品的10％～20％的浓度使用，并且更优选为12％～15％。

尽管本发明的固体丹培拉组合物优选包含硬脂酸钠，重要的是应注意其它脂肪酸盐也可用于所述组合物，具有相似结果。

接下来，颜料将用于本发明以获得所需颜色，其通过常规方法添加至涂料。颜料将以7％～12％(指的是最终产品)的浓度添加至本发明的固体丹培拉，并且所述颜料可优选具有有机、无机或金属性质，不包含重金属以满足目前的法律规定(特别是对于儿童使用)，所述颜料适合混合在一起以获得所需颜色和明暗度。

防沫剂将用于防止在混合组合物的制备和产品的压力分配中形成泡沫，以及获得没有气泡的最终产品，所述气泡可能破坏丹培拉棒的稠度，妨碍其使用。

防沫剂将主要选自通常具有约10％固体物质的硅酮分散液的组。

另外，本发明的固体涂料组合物包括杀生物剂的使用，目的为防止微生物(如细菌、真菌或酵母菌)的污染，所述杀生物剂优选以最终产品的0.10％～0.40％的浓度使用。考虑到所述固体涂料(丹培拉)的制造方法，此杀生物剂应当支持在高至90℃的高温以及约高至pH 13的高pH值下进行的混合组合物的制备条件下没有分解。

优选地，杀生物剂需要为对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯甲酸乙酯(尼泊金酯)的类型，并且优选地未苯并异噻唑啉酮和苯氧乙醇的组合。

本发明的另一目的是提供一种制造所述固体丹培拉的方法，以使丹培拉尺寸稳定，具有容易分散的能力，形成具有速干能力、高覆盖力的覆膜，并且在其制造和包装后具有稳定保存性。

迄今已知用于制造丹培拉的传统方法一般进行至将丹培拉组成的所有成分在搅拌下热混合，其后将其置于相应的容器中。

由于实施了对形成丹培拉组成的成分的混合给予了特别重视的方法，本发明的制造固体丹培拉的方法允许获得在其应用中具有高性能和令人惊讶的结果的产品。

基本上，制造本发明的固体丹培拉的方法优选包含以下步骤：

i-提供包含颜料、硬脂酸钠、甘油和水的混合物A；

ii-提供包含树脂在水中的浓缩溶液的混合物B，其中，树脂选自由聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、碱溶性丙烯酸类树脂、乙烯基苯乙烯、聚乙烯醇缩醛形成的组；

iii-分别将两种混合成分A和B加热至60℃～90℃范围内的温度；

iv-在模具或容器中，通过同时添加步骤i和ii中获得的溶液A和B而进行混合，获得最终混合物C，所述混合物C包含取决于所用树脂为大致关系1∶1的两种混合成分A和B，溶液A浓度为(40～60％)，而溶液B浓度也为(40～60％)；

v-冷却并固化所得混合物C以形成尺寸稳定的固体丹培拉，以使固体丹培拉在低机械力下具有在诸如纸、光泽纸板、木材或硬纸板等表面或基底上容易分散的能力。

大量实验之后，当通过预先分别在两种溶液中制备丹培拉的成分进行容器填充以使所述溶液在加热下混合并同时固化时，对于本发明的丹培拉的应用，获得了令人惊讶和意想不到的结果。

在无搅拌下且在0.5秒～2秒的时间跨度内于模具或容器中进行溶液A和B的混合，以使所得混合速度防止混合对象的两种溶液A和B的完全均化，同时防止最终混合物中硬脂酸钠的完全均化，同时足以获得微相混合物的足够稠度和所需效果，以便平滑和令人满意地散布施用。

在这点上，重点要提及的是必须针对上述速度进行溶液A和B的混合，由此形成一定的湍流，使得溶液A和B的混合部分足够小以获得混合溶液的充分不均匀性。

为获得所需效果，混合物的冷却和固化步骤必须在5秒～10秒的时间内进行，使经包装的混合物C经历冷空气流至-10℃～-20℃的温度，以使所述固化速度防止混合的两种混合化合物A和B的完全均化，并额外使硬脂酸钠具有足够的时间来形成对本发明的丹培拉不造成过度固化的交联结构。

这样，尽管不期望来自理论的任何限制，但可以认为用两种溶液A和B填充容器，使其在温热状态下混合，快速固化，获得具有在湍流下混合的两相的最终产品，产生非均质混合物，或换言之微相的均质混合物。

如果将本发明的固体丹培拉棒施用于基底，树脂微相被施用，其中产品附着于基底上，沉积能够吸收其它直接相邻微相的颜料的胶质层，生成具有均匀颜色和强大覆盖能力的覆盖基底的膜，产生浮雕和3D效应，如果根据传统方法从完全均匀的一相混合物出发进行此方法，则无法获得上述结果。

关于冷却和固化的步骤或阶段，所述步骤直接在容器、模具、烧瓶或器皿中进行，以使冷却之后，固体丹培拉的团块采用所希望的即用型的形式。

使用的容器优选为那些允许直接施用诸如通常称为“棍”的转棒等产品的容器。

具有本发明限定的组成并通过上述方法生产的固体丹培拉的施用适合于诸如纸、光泽纸板、木材、纸箱等基底，并且直接在所述基底上进行施用而无需添加水。

所述施用允许形成湿覆膜，其具有强大覆盖能力以及与用油漆获得的那些相似的颜色效果，具有光亮表面且速干，在其施用期间不会使纸起皱。

其它细节和特性将在以下做出的说明(其指的是，以非限制方式，在相应附图的辅助下来解释的本发明实施方式的实例)中得以证实。

将根据以下附图标记来进行对附图中标识的不同部分的说明：(1)具有溶液A的分配容器；(2)具有溶液B的分配容器；(3)容器；(4)混合物C。

附图说明

图1相当于显示将溶液A和B混合到容器中的步骤的图解说明。

具体实施方式

如上所述，用于在纸、光泽纸板、木材、硬纸板上涂色或绘画的本发明的固体丹培拉被直接施用而无需添加水，其包含：浓度为10％～25％固体树脂的树脂、或在40％～50％固体物质的分散液中为40％～70％的树脂；浓度为10％～20％的硬脂酸钠；浓度为4％～20％的甘油；浓度为7％～50％的水；浓度为5％～15％的颜料；浓度为1％～3％的防沫剂；以及最后，浓度为0.10％～0.40％的杀生物剂，所有浓度均指的是最终产品。

根据上述的新方法，进行实例中说明的固体丹培拉的制造方法，该方法包括制备混合物“A”，其包含固体丹培拉最终产品配方所需量的颜料、硬脂酸钠、润湿剂、甘油和水。同时，制备包含特定树脂在水中的浓缩溶液的混合物“B”，其中所述树脂选自由以下物质形成的组：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、碱溶性丙烯酸类树脂、乙烯基苯乙烯、聚乙烯醇缩醛。两种溶液均优选在搅拌下具有加热装置的容器中进行制备。

在制备两种溶液“A”和“B”后，将这些溶液加热至70℃的温度。在达到所述温度后，在模具或容器中通过同时混合动作而混合溶液A和B，以便获得最终混合物“C”，其包含浓度为40％～60％的溶液A和浓度也为40％～60％的溶液B。

溶液A和B在模具或容器中的混合在本发明的性能中具有特别的重要性，因为所述混合操作必须在非常快的速度下进行，优选在小于4秒的时间内进行，以使所述速度防止混合的两种溶液A和B的完全均化，使硬脂酸钠充分溶解。

优选地，必须针对上述速度进行所述溶液A和B的混合，以便产生一定的湍流，从而使溶液A和B之间的有效混合部分足够小，以获得混合溶液间的足够不均匀性(微相混合)。在这点上，图1中显示了其中溶液“A”和“B”必须混合以获得本发明产品的适当结果的方式。如所观察到的，提供具有溶液A的分配容器(1)和具有溶液B的分配容器(2)，所述分配器将各自溶液以上述速度倒入容器(3)，形成混合物或溶液“C”。

在这种情况下，所述容器与用于产品最终应用的元件相同。

在完成溶液A和B的混合操作后，进行产品的冷却及其固化，获得产生的混合物C，形成固体丹培拉。混合物的固化在5秒的时间内进行，使已经包装的混合物C经历温度为-10℃～-20℃的冷空气流，由此可获得快速固化，从而防止两种溶液A和B在混合操作后的完全均化。

接下来，一些组合物作为对应于本发明范围的实施例示出。

根据本发明的制造方法制备以下实施例的固体丹培拉组合物。

实施例1

实施例2

实施例3

在实施例3中，通过聚乙烯醇(PVA)与一定比率的甲醛或乙醛的反应获得聚乙烯醇缩醛。在4小时的时间内，在温度接近90℃的加热下，在pH接近于pH 2的非常酸性的条件下进行所述反应。在这种情况下，对于聚乙烯醇缩醛的形成，组成具有86.5％的水、10％的聚乙烯醇、0.5％的HCl(浓度至37％)以及3％的乙醛。

以实施方式的上述实施例中显示的组成配制并且利用本发明的制造方法进行的固体丹培拉的实施方式允许获得在给定的温度范围内尺寸稳定的充分固化的产品，所述产品在其制造和包装后允许维持其形状及其稳定保存性。所述产品适于施用在诸如纸、光泽纸板、木材、硬纸板等基底上，被直接施用而无需添加水。

通过称重丹培拉管确定固体丹培拉的磨损

作为对比，进行试验以比较通过本发明的方法制造的固体丹培拉和通过传统方法制造的其它丹培拉在基底上的施用。

如上所述的传统方法通常包括在搅拌下热混合丹培拉的所有成分，以使丹培拉连续沉积在包装容器中。

所述试验包括通过对丹培拉管称重来评估固体丹培拉的磨损，测定在对所述丹培拉膏施用一定重量后施用于基底上的固体丹培拉的量。

根据以下步骤进行所述试验：

a)准备4张重量为80g/m²的30×5cm的纸条。

b)将包含密封盖的4管固体丹培拉(重量＝P1)在精密天平上分别编号和称重。

c)通过胶带将其中一条设置于固定在工作台上的DIN A4纸上。

d)使丹培拉的末端突出5mm，旋转管的底部。

e)用刀将丹培拉切至管边缘的水平。

f)使丹培拉的新的末端突出15mm，旋转管的底部。

g)从工具的空筒底部引入丹培拉管以进行摩擦，由此使膏接触纸条。

h)由空筒的顶端引入1.5kg圆柱形砝码，将其小心置于倒立的膏管上。

i)在15秒内用双手拉动使纸条从一端滑至另一端，在试验进行2次的情况下则在相反方向重复所述过程。

j)对用过的管称重(重量＝P2)。

k)评估浸染的丹培拉的重量(重量＝P1-P2)。

1)以浸染的丹培拉的mg表示结果。

用于所述试验的设备和试剂为精度为0.001g的精密天平、80g/m²的DIN A4纸、制造磨损的工具、1.5kg砝码和测试的产品。

利用根据本发明中描述的方法制备的3支固体丹培拉进行所述试验，包含如说明书实施例3所示的组合物，对于每次试验改变在红色、黄色和蓝色颜料组中使用的颜料类型，但维持相同的颜料浓度。对于根据现有技术的方法制造的3支丹培拉，同样地改变颜料类型。

试验中获得的结果在表1中示出。

表1

从显示结果的表中得出：相比于使用通过传统方法制造的丹培拉，在基底上使用根据本发明的方法制造的固体丹培拉将在基底上浸染更大量产品，这证明了本发明的丹培拉的更好应用、其在所述基底上更高的覆盖能力及其易分散性。在丹培拉的制造中使用各种类型的颜料的情况下，这一事实也得以证实。

因此，本发明的固体丹培拉允许获得使获得的膜具有令人满意的分散性的产品，所述膜具有高覆盖能力并具有通过叠加材料层来获得不同颜色色调的可能性，其干燥非常迅速，并且尽管为固体，但在所述基底上分散需要低机械力。

在联系示出的实施例充分描述本发明后，容易理解的是可对本发明在被认为方便的细节上同样进行多种修改，只要以下权利要求书中限定的本发明的实质不改变。

Claims (10)

1.一种用于在纸、光泽纸板、木材、硬纸板上涂色或绘画以便直接施用而无需添加水的固体丹培拉，其特征在于，其包含以下成分：

-浓度10％～70％的树脂，

-浓度为10％～20％的硬脂酸钠；

-浓度为4％～20％的甘油；

-浓度为7％～50％的水；

-浓度为5％～15％的颜料；

-浓度为1％～3％的防沫剂；

-以及最后，浓度为0.10％～0.40％的杀生物剂，

其中所有的成分浓度均指的是相对于最终产品的重量的浓度，

所述树脂选自由以下物质组成的组：聚乙烯吡咯烷酮k80～k90、具有水解度为99的聚乙烯醇以及聚乙烯醇缩醛；其中k是指聚合物的分子量，

其中，所述最终产品包含在两微相的均质混合物中的所述成分，由此，在使用时，树脂微相附着于基底上，沉积吸收其它直接相邻微相的颜料的胶质层，从而生成覆盖有均匀颜色和强大覆盖能力的膜，产生浮雕和3D效应。

2.如权利要求1所述的固体丹培拉，其特征在于，所述颜料选自由有机颜料、无机颜料或金属颜料组成的组。

3.如权利要求1所述的固体丹培拉，其特征在于，所述防沫剂选自由硅酮水分散液组成的组。

4.如权利要求1所述的固体丹培拉，其特征在于，所述杀生物剂选自包含对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯甲酸乙酯的组。

5.如权利要求1所述的固体丹培拉，其特征在于，所述杀生物剂是苯并异噻唑啉酮和苯氧乙醇的组合。

6.如权利要求1所述的固体丹培拉，其特征在于，其包含浓度为60％的聚乙烯醇缩醛、浓度为7％的甘油、浓度为12％的硬脂酸钠、浓度为10％的水以及浓度为9％的颜料，所有的浓度均指的是相对于最终产品的重量的浓度。

7.制造前述权利要求1～6任一项所述的固体丹培拉的方法，其特征在于以下步骤：

i—提供包含颜料、硬脂酸钠、甘油和水的混合物A；

ii—提供包含树脂在水中的浓缩溶液的混合物B，其中，所述树脂选自由聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛形成的组；

iii—将两种溶液A和B加热至60～90℃的温度；

iv—在模具或容器中，通过同时添加步骤i和ii中获得的溶液A和B而在无搅拌下进行混合，获得最终混合物C，其含有相对于最终产品的重量浓度为40％～60％的溶液A和浓度为40％～60％的溶液B；

v—在容器中固化所得混合物C以形成尺寸稳定的固体丹培拉，所述固体丹培拉在低机械力下具有在表面或基底上容易分散的能力。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述表面或基底为纸、光泽纸板、木材或硬纸板表面或基底。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在模具或容器中混合所述溶液A和B在0.5秒～2秒的时间内进行，使得产生的混合速度防止混合在一起的两种溶液A和B的完全均化，并同时防止最终混合物中硬脂酸钠的完全均化。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合物的固化步骤在5秒～10秒的时间内进行，使经包装的混合物C在-10℃～-20℃的温度下经受冷空气流，以使固化防止混合的两种溶液A和B的完全均化。