CS252590B1

CS252590B1 - Concentrated suspension of synthetic pearlescent pigment

Info

Publication number: CS252590B1
Application number: CS861261A
Authority: CS
Inventors: Pavel Mazal
Original assignee: Pavel Mazal
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS126186A1

Abstract

Řešení se týká koncentrované suspenze syntetického perleťového pigmentu na bázi kysličníku titaničitého nebo železitého a slídy. Obsahuje 8,0 až 10,0-hmot. dílů organofilního jílu, jímž je bentonit nebo montmorillonit, substituovaný kvartérním amoniovým iontem/ v němž je jeden nebo více vodíkových atomů nahrazeno alkylovou skupinou, 25,0 až 30,0 hmot. dílů aromatického uhlovodíku, jímž je toluen nebo xylen, 7,0 až 10,0 hmot. dílů nízkoviskózní nitrocelulózy s obsahem 11,8 až 12,4 % dusíku a 65 % sušiny, 1,0 až 2,0 hmot. díly glycerinftalové pryskyřice, modikované mastnými kyselinami ricinového oleje, 30,0 až 35,0 hmot. dílů esterů kyseliny octové s počtem atomů uhlíku 2 až 5, 0,1 až 1,0 hmot. dílu 5% roztoku kyseliny fosforečné v isopropanolu, 5,0 až 15,0 hmot. dílů syntetického perleťového pigmentu, jímž je směs oxidu titaničitého nebo železité a slídy a 0,3 až 3,0 hmot. díly amorfního oxidu křemičitého. Účelem řešení bylo získat stabilní suspenzi syntetického perleťového pigmentu. Přídavek amorfního oxidu křemičitého dodává suspenzi vyšší strukturní viskozitu a Teologické vlastnosti, které dovolují zředění suspenze koloidním roztokem nitrocelulózy až do poměru 1:15 při zachování vhodných tixotropních vlastností laků na nehty během skladování i aplikaci.The solution relates to a concentrated suspension of a synthetic pearlescent pigment based on titanium dioxide or iron oxide and mica. It contains 8.0 to 10.0 parts by weight of an organophilic clay, which is bentonite or montmorillonite, substituted with a quaternary ammonium ion/ in which one or more hydrogen atoms are replaced by an alkyl group, 25.0 to 30.0 parts by weight of an aromatic hydrocarbon, which is toluene or xylene, 7.0 to 10.0 parts by weight of low-viscosity nitrocellulose containing 11.8 to 12.4% nitrogen and 65% dry matter, 1.0 to 2.0 parts by weight of glycerinphthalic resin modified with castor oil fatty acids, 30.0 to 35.0 parts by weight of acetic acid esters with a number of carbon atoms of 2 to 5, 0.1 to 1.0 parts by weight of part of a 5% solution of phosphoric acid in isopropanol, 5.0 to 15.0 parts by weight of a synthetic pearlescent pigment, which is a mixture of titanium dioxide or iron oxide and mica, and 0.3 to 3.0 parts by weight of amorphous silicon dioxide. The purpose of the solution was to obtain a stable suspension of a synthetic pearlescent pigment. The addition of amorphous silicon dioxide gives the suspension a higher structural viscosity and rheological properties, which allow the suspension to be diluted with a colloidal solution of nitrocellulose up to a ratio of 1:15 while maintaining the appropriate thixotropic properties of nail polishes during storage and application.

Description

252590 2252590 2

Vynález se týká koncentrované suspenze syntetického perleťového pigmentu, jímž je směsoxidu titaničitého nebo železitého a slídy. Suspenze ve formě gelu má tixotropní vlastnosti,způsobené přítomností organofilního jílu, jímž je bentonit nebo montmorillonit, modifikovanýtetrasubstituovaným amoniovým iontem, a obsahuje dále nitrocelulózu a směs organických roz-pouštědel. Po zředění koloidním roztokem nitrocelulózy vznikne stabilní suspenze syntetické-ho perleťového pigmentu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a concentrated suspension of a synthetic pearlescent pigment which is titanium dioxide or ferric oxide and mica. The gel suspension has thixotropic properties due to the presence of an organophilic clay, which is bentonite or montmorillonite, modified with a tetrasubstituted ammonium ion, and further comprises nitrocellulose and a mixture of organic solvents. After dilution with a colloidal nitrocellulose solution, a stable suspension of synthetic pearlescent pigment is formed.

Stabilita suspendovaných částic syntetického perleťového pigmentu při skladování a vhod-né vlastnosti při aplikaci laku a zaschnutí lakového filmu představují u kosmetických lakůna nehty problém, kterým se zabývá celá řada postupů a metod, popsaných v patentech, např. US patentech č. 3 422 185 a 4 126 675, CH patentu č. 603 156, CA patentu č. 640 719, PR pa-tentu č. 1 439 106 aj., jak je uvedeno v CS AO 181 402, CS AO 201 931 a CS AO 209 973, dálev US patentech č. 4 222 908 a 4 229 227, DE patentu č. 1 961 709 a Č. 2 854 109, GB patentuč. 1 051 222. Snahou bylo připravit i syntetický perleťový pigment do takové formy, která byumožnila vznik stabilní suspenze pouhým ředěním, jako např. v CS AO 217 352, na nějž tentovynález navazuje.The storage stability of the suspended particles of the synthetic pearlescent pigment and the appropriate lacquer and drying properties of the lacquer film present a problem in cosmetic nail varnishes, which is dealt with in a number of methods and methods described in the patents, e.g., U.S. Pat. No. 4,126,675, CH Patent No. 603,156, CA Patent No. 640,719, PR Patent No. 1,439,106, etc., as disclosed in CS AO 181 402, CS AO 201 931 and CS AO 209 973, hereinafter U.S. Pat. Nos. 4,222,908 and 4,229,227, DE Patent No. 1,961,709 and No. 2,854,109, GB Pat. The aim was also to prepare a synthetic pearlescent pigment in a form which would allow the formation of a stable suspension by dilution, such as in CS AO 217 352, to which this invention is linked.

Jsou známy zahraniční koncentrované pigmentové pasty s obsahem přísad proti sedimentacijejichž ředěním koloidním roztokem nitrocelulózy různého složení vepoměru 1:2 až 1:5 majívzniknout stabilní suspenze. Jejich hlavní nevýhodou je to, že v doporučovaném poměru ředěníjsou v důsledku vyššího obsahu tixotropních přísad negativně ovlivněny vlastnosti lakovéhofilmu, především lesk a přilnavost k nehtové ploténce a tvrdost v důsledku přítomnosti vyš-šího množství plastifikačních přísad. Za účelem odstranění těchto nevýhod je ve spisu DE Číslo2 804 298 popsáno použití hydrofobních organopolysiloxanů ve formě kopolymeru v množství 0,5až 30,0 hmot. dílů na 100 hmot. dílů syntetických pryskyřic. Tyto tvoří po zaschnutí lakovýfilm, který lze snadno a v souvislé vrstvě z nehtů odstranit, což není pro námi navrhovanýúčel použití žádoucí.Foreign concentrated pigment pastes containing anti-sedimentation additives known to dilute a colloidal nitrocellulose solution of varying proportions of 1: 2 to 1: 5 are known to have a stable suspension. Their main disadvantage is that, at the recommended dilution ratio, due to the higher content of thixotropic additives, the properties of the lacquer furnace, especially gloss and adhesion to the nail plate and hardness due to the presence of a higher amount of plasticizing additives, are adversely affected. In order to overcome these disadvantages, the use of hydrophobic organopolysiloxanes in the form of a copolymer in an amount of 0.5 to 30.0 wt. parts per 100 wt. parts of synthetic resins. These form a dry film after drying, which can be easily and in a continuous layer of nails removed, which is not desirable for us the intended use.

Ve snaze po dosažení co nejvyšší stability suspendovaných pigmentů a vhodných Teologic-kých vlastnosti byla použita kombinace hydrofobního organofilního jílu a hydrofilního amorf-ního kysličníku křemičitého, jehož negativně nabité částice, sestávající ze siloxanových^Si-O-Si~ a silanolových ^Si-OH skupin, jsou inertní, způsobují však ve vodě nebo v polár-ních organických rozpouštědlech gelizaci, která podporuje působení organofilních jílů. Přítomnost vody v použitých organických rozpouštědlech, jako etyl- a butylacetátu, ace-tonu nebo etanolu, je jednou z příčin úkazů nestability, jako např. částečné rozpustnostiorganických pigmentů. V tomto případě jsou schopny voda a etanol chemickou sorpcí a nespeci-fickou fyzikální adsorpcí působit gelizaci amorfního oxidu křemičitého. Např. silanolové sku-piny na povrchu kysličníku křemičitého dávají vznik reverzibilním adsorpčním pochodům a geli-zaci, potřebná množství v přítomnosti hydrofobních organofilních jílů však bylo nutno určitpokusně.In order to achieve the highest stability of the suspended pigments and suitable theological properties, a combination of hydrophobic organophilic clay and hydrophilic amorphous silica, whose negatively charged particles, consisting of siloxane Si-O-Si- and silanol-Si-OH, have been used. however, they cause gelling in water or in polar organic solvents to promote the action of organophilic clays. The presence of water in the organic solvents used, such as ethyl and butyl acetate, acetone or ethanol, is one of the causes of instability, such as partial solubility of organic pigments. In this case, water and ethanol are able to gel the amorphous silica by chemical sorption and non-specific physical adsorption. E.g. silanol groups on the surface of silicon dioxide give rise to reversible adsorption processes and gelification, however, the amounts required in the presence of hydrophobic organophilic clays have to be determined.

Pokusně bylo zjištěno, že optimální gelizace pro navrhovaný účel nastává při poměru or-ganofilního jílu, aromatického uhlovodíku, polárního rozpouštědla a amorfního oxidu křemiči-tého 1:3:0,8:0,1 až 0,2. Mohutnost botnání organofilního jílu je optimální při hodnotě pH 3až 4, což odpovídá i hodnotě pH gelu oxidu křemičitého. Vyšší koncentrace amorfního kysliční-ku křemičitého není výhodná z aplikačního hlediska proto, že podstatně snižuje lesk lakovéhofilmu. Měření reologických vlastností na rotačním viskozimetru, sedimentace po centrifukaci akonzistence podle ČSN 67 3013 přinesly výsledky, které ukázaly, že koncentrovaná suspenzepodle vynálezu poskytuje po zředění koloidním roztokem nitrocelulózy v poměru 1:5 až 1:15,tedy ve velmi širokém rozmezí, lepší reologické vlastnosti a stabilitu než např. suspenzepodle CS AO 217 352. V důsledku výrazné tixotropie zachovává lak po dobu skladováni, tj. v době klidu, gelo- 3 252590 vou strukturu a minimální sedimentaci suspendovaných částic anorganických nebo i organickýchpigmentů s mechanickým působením, jako třepáním či roztíráním přechází v sol, což usnadňujeaplikaci. Jakmile mechanické působení ustane, sol přechází opět v gel. Lak tedy vykazuje sta-bilitu pro dobu skladování a požadované vlastnosti při aplikaci, a po zaschnutí lakového fil-mu, jako tvrdost, přilnavost, pružnost, lesk, kryvost aj.It has been experimentally found that optimum gelling for the proposed purpose occurs at a ratio of orophanophilic clay, aromatic hydrocarbon, polar solvent and amorphous silica 1: 3: 0.8: 0.1 to 0.2. The swelling strength of the organophilic clay is optimal at a pH of 3 to 4, which corresponds to the pH of the silica gel. Higher concentrations of amorphous silicon dioxide are not preferred from the application point of view because they substantially reduce the gloss of the lacquer. Measurement of rheological properties on a rotary viscometer, sedimentation after centrifugation and consistency according to ČSN 67 3013 brought results that showed that the concentrated suspension according to the invention provides, after dilution with a nitrocellulose solution in a ratio of 1: 5 to 1: 15, ie in a very wide range, better rheological properties and stability than, for example, suspension according to CSA 217 352. Due to the pronounced thixotropy, the lacquer retains the structure and minimum sedimentation of suspended particles of inorganic or even organic pigment with mechanical action, such as shaking or spreading, during storage, ie at rest time. it becomes a sol, which facilitates the application. As soon as the mechanical action ceases, the sol again enters the gel. Thus, the lacquer exhibits stability for storage time and desired application properties, and after the lacquer film has dried, such as hardness, adhesion, elasticity, gloss, opacity, and the like.

Koncentrovaná suspenze podle vynálezu je směs 5,0 až 15,0 hmot. dílů syntetického perle-tového pigmentu, jímž je směs oxidu titaničitého nebo železitého a slídy v poměru 65:35 až90:10, 8,0 až 10,0 hmot. dílů organofilního jílu, jímž je bentoniz nebo montmorillonit, sub-stituovaný kvartérním amoniovým iontem, v němž je jeden nebo více vodíkových iontů nahrazenoalkylem, jako nová složky 0,3 až 3,0 hmot. díly amorfního oxidu křemičitého, a dále 25,0 až30,0 hmot. dílů aromatického uhlovodíku, jímž je toluen nebo xylen, 7,0 až 10,0 hmot. dílůpolárního rozpouštědla, zejména acetonu nebo etanolu, k níž se přidá směs 8,0 až 10,0 hmot.dílů nízkoviskózní nitrocelulózy s obsahem 11,8 až 12,4 i dusíku, 1,0 až 2,0 hmot. díly gly-cerinftalové pryskyřice, modifikované mastnými kyselinami ricinového oleje, 30,0 až 25,0 hmot.dílů esterů kyseliny octové s počtem atomů uhlíku 2 až 5 a 0,1 až 1,0 hmot. díl 5% roztokukyseliny fosforečné v isopropanolu.The concentrated suspension according to the invention is a mixture of 5.0 to 15.0 wt. parts of a synthetic pearlescent pigment which is a mixture of titanium dioxide or ferric oxide and mica in a ratio of 65:35 to 90:10, 8.0 to 10.0 wt. parts of organophilic clay, which is bentonite or montmorillonite, substituted by a quaternary ammonium ion in which one or more hydrogen ions are replaced by alkyl, as a new component 0.3 to 3.0 wt. parts of amorphous silica, and further 25.0 to 30.0 wt. parts of an aromatic hydrocarbon which is toluene or xylene, 7.0 to 10.0 wt. parts of a polar solvent, in particular acetone or ethanol, to which a mixture of 8.0 to 10.0 parts by weight of low viscosity nitrocellulose containing 11.8 to 12.4% nitrogen is added, 1.0 to 2.0% by weight. castor oil-modified fatty acid glycerinated resin parts, 30.0 to 25.0 parts by weight of acetic acid esters having a carbon number of 2 to 5 and 0.1 to 1.0% by weight of castor oil esters; 5% solution of phosphoric acid in isopropanol.

Suspenze uvedeného složení vykazuje následující vlastnosti: hustota při 20 °C ............. 1 035 kg.min viskozita (měřená po zředění 1:10 koloidním roztokem nitrocelulózy) za 24 hodin na Brookfiel-dově viskozimetru, kužel T-C, otáček.min .............. 1 000 mPa.s konzistence ................ 190 s podle ČSN 67 3013 , měřeno po tředění 1:10 koloidním roztokem nitrocelulózy o konzistenci 90 s',po 2 4 hodinách .............. 210 s měřeno po 120 hodinách a dále se mění v čase pouze nepatrně, pH ................ 3,0 až 4,0. Výhodou suspenze podle vynálezu je vyšší strukturní viskozita a stabilita, způsobená pří-tomností amorfního oxidu křemičitého, které dovolují zředění koloidním roztokem nitrocelulózyaž do poměru 1:15, což má za následek vyšší obsah filmoťvorných složek a projevující se vyso-kou přilnavostí k podkladu a tvrdostí. Je totiž známo, že příliš vysoký obsah organofilníchjílů jako tixotropních přísad negativně ovlivňuje vlastnosti zaschlého lakového filmu, jakoje přilnavost a lesk.The suspension of said composition exhibits the following properties: density at 20 ° C ................. 1035 kg.min viscosity (measured after dilution 1:10 with colloidal nitrocellulose solution) for 24 hours on a Brookfield viscometer , cone TC, speed.min .............. 1 000 mPa.s consistency ............... 190 s according to ČSN 67 3013, measured after dilution of 1:10 with a colloidal solution of nitrocellulose of 90 s' consistency, after 24 hours .............. 210 s measured after 120 hours and only slightly changed over time, pH. ............... 3.0 to 4.0. The advantage of the suspension according to the invention is a higher structural viscosity and stability due to the presence of amorphous silica, which permits the dilution of the colloidal solution of nitrocellulose to a ratio of 1:15, resulting in a higher content of film-forming components and a high adhesion to the substrate and hardness . It is known that too high a content of organophilic clays as thixotropic additives adversely affects the properties of the dried lacquer film, such as adhesion and gloss.

Vysoká stabilita suspendovaných částic po zředění koloidním roztokem nitrocelulózy jezpůsobena reologickými vlastnosti suspenze, jež jsou určeny např. viskozitou , smykovým na-pětím T a smykovou rychlostí D, jež jsou dány vztahyThe high stability of the suspended particles upon dilution with the colloidal nitrocellulose solution is due to the rheological properties of the suspension, which are determined, for example, by the viscosity, shear stress T and the shear rate D given by the relationship

TriThree

= ___ [pa.s] I= ___ [pa.s] I

T = £dyn.cm-2J II ° = 4“ L·"1] 111 S = síla £dyrj F = plocha [cm^] V = rychlost jcm.sT = £ dyn.cm-2J II ° = 4 "L ·" 1] 111 S = force £ dyrj F = area [cm ^] V = velocity jcm.s

X = tlouštka vrstvy [cmJ a byly měřeny na viskozimetru typu RN se systémem válců Searle-Coutte podle zkušební metodyIMADOS 230-247-073-80 ZM.X = layer thickness [cmJ and were measured on a RN type viscometer with a Searle-Coutte cylinder system according to test method IMADOS 230-247-073-80 ZM.

Na obr. 1 je znázorněna toková křivka, určující závislost smykového napětí na smykovéFIG. 1 shows a flow curve determining the shear stress versus shear

Claims

252590 velocity D for a concentrated slurry of nacre pigment diluted 1:10 in a nitrocellulose solution. Curve 1 shows measurements from low shear rate to higher, curve 2 from higher shear rate D to lower. The resulting hysteresis curve shows the concurrently occurring thixotropy and structural viscosity, which is also time dependent. The viscosity ratio, measured immediately after the viscometer is turned on, to the viscosity measured over a period of time is a measure of thixotropy. FIG.

2 shows the viscosity versus the viscosity measured immediately after the viscometer was turned on (curve 1) and after 5 minutes (curve 2). Examples Example 1 2 3 dimethyldioctadecyl ammonium montmorillonite 9.0 - - amorphous silica 2.0 1.5 1.0 dodecylmethyl ammonium bentonite - 10.0 10.0 toluene 26.9 - 25.0 xylene - 25, 0 - acetone 7,0 - - ethanol - 8,0 10,0 nitrocellulose low viscosity 65% 8,0 8,0 7,0 glycerinfalt resin modified with castor oil fatty acids, 50% solution 2,0 2,4 2,0 ethyl acetate 20.0 10.0 13.5 Butyl acetate 10.0 15.0 18.4 Phosphoric acid 5% solution in isopropanol 0.1 0.1 0.1 Oxide-based synthetic pearlescent pigment and mica 15.0 9.0 Synthetic iron oxide ferric and mica pearl pigment - 10.0 4.0 ARTICLE EXCEEDED Concentrated synthetic pearl pigment suspension containing 8.0 to 10.0 wt. parts of organophilic clay, which is bentonite or montmorillonite, substituted by a quaternary ammonium ion in which one or more hydrogen atoms are replaced by an alkyl group, 25.0 to 30.0 wt. parts of an aromatic hydrocarbon which is toluene or xylene, 7.0 to 10.0 wt. parts of low viscosity nitrocellulose containing 11.8 to 12.4% nitrogen and 65% dry matter, 1.0 to 2.0 parts by weight of castor oil modified fatty acid glycerinated resin, 30.0 to 35.0 wt. parts of acetic acid esters having a carbon number of 2 to 5, 0.1 to 1.0 wt. % of a solution of phosphoric acid in isopropanol and 5.0 to 15.0 wt. parts of a synthetic pearlescent pigment, which is a mixture of titanium dioxide or ferric oxide and mica, comprising 0.3 to 3.0 wt. parts of amorphous silica. 1 drawing