Фарба на основі принаймні однієї полімерної дисперсії, спосіб нанесення такої фарби та її застосування

1. Фарба на основі принаймні однієї полімерної дисперсії із пігментами, наповнювачами, згущувачами, диспергуючими засобами і домішками, яка відрізняється тим, що вона містить: a) 2-20 мас. % полімерної дисперсії в перерахунку на вміст сухої речовини, b) 2-35 мас. % пігментів, c) 5-60 мас. % наповнювачів, розмір частинок яких становить 0,1-200 мкм, d) 0,1-3 мас. % згущувачів, e) 0,1-2 мас. % диспергуючих засобів і f) не більше, ніж 5 мас. % додаткових домішок і води для досягнення 100 %, за умови, що дисперсія має в'язкість 3,5-5,0 ´ 102 мПа/с, причому в'язкість визначена при швидкості зсуву 30,000 1/с капілярним реометром. 2. Фарба за п. 1, яка відрізняється тим, що полімерна дисперсія вибрана з полімерів, одержаних з мономерів, таких як вінілові естери карбонової кислоти, які мають 3-20 атомів вуглецю, N-вінілпіролідон, етиленоненасичені карбонові кислоти, їх естери, аміди або ангідриди, стирол або його похідна та/або a -олефіни. 3. Фарба за п. 1, яка відрізняється тим, що дисперсією є дисперсія полістиролакрилату, акрилової смоли та/або силіконової смоли. 4. Фарба за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що пігменти вибрані з групи, 2 (19) 1 3 81663 4 розпилювальний пістолет оснащений подвійною насадкою. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що подвійна насадка має вигляд двох щілиноподібних отворів, розміщених один поруч з іншим, переважно у ряд. 17. Спосіб за п. 15 або 16, який відрізняється тим, що розміщення та форму подвійних отворів вибирають таким чином, щоб розпилені струмені перетинались у поздовжньому напрямку. 18. Застосування дисперсійної фарби за будьяким з пп. 1-9 для нанесення фарби на основі дисперсії шляхом безповітряного способу. У попередньому рівні техніки фарбу на основі принаймні однієї полімерної дисперсії, яка містить дисперсію пластмаси, пігменти та наповнювачі, широко використовують як систему для покриття будь-яких грунтованих поверхонь, зокрема на внутрішніх та зовнішніх стінах у будівельній промисловості. Загальні властивості цієї дисперсії, як і усіх одержаних з неї продуктів, головним чином залежать від певного полімеру. До цього часу дисперсійні фарби звичайно наносили на поверхні призначеними для цього засобами, такими як валики та щітки. Нанесення таких дисперсій за допомогою розпилювального пістолета також відомо із попереднього рівня техніки. Виявилось, що при нанесенні фарб за допомогою розпилювального пістолета виникають проблеми, зокрема з туманом, який утворюють дрібні краплі. По-перше, одержаним туманом не можливо нанести відповідне покриття, тобто для одержання покриття не вистачає чіткого візерунку розпилення, а по-друге туман, що утворився, викликає проблеми із здоров'ям через те, що при застосування способів розпилення відомих дисперсійних фарб із утворенням туману з дрібних крапель, розмір яких становить < 15 мкм, наноситься шкода здоров'ю людей, які їх застосовують. Тому, предметом цього винаходу є фарба на основі принаймні однієї полімерної дисперсії, що робить можливим нанесення фарби за допомогою розпилювального пістолета без утворення туману наскільки це можливо. Також предметом цього винаходу є описання відповідного способу. Відносно фарби, мета цього винаходу досягається завдяки відрізняльним ознакам за пунктом 1 формули винаходу, а відносно способу нанесення - завдяки відрізняльним ознакам за пунктом 11 формули винаходу. В залежних пунктах вказані переважні втілення. Фарба за цим винаходом, надалі згадувана як "дисперсійна фарба", таким чином містить полімерну дисперсію, пігменти, наповнювачі, згущувачі і диспергуючі засоби, а також домішки, і має в'язкість у межах 2,0–5х102 м Па/сек. В'язкість вимірюють при швидкості зсуву 30,000х1/с за допомогою капілярного реометра. Такий спосіб визначення в'язкості описаний, наприклад, у [R. W. Whorlov: Rheological Techniques, Publishers Elis Horwood, New York, 1992]. За цим винаходом є важливим, щоб фарба на основі дисперсії мала в'язкість у межах, вказаних у пункті 1. Стає очевидним, що лише з фарби на основі дисперсії, яка має таку композицію і в'язкість, при нанесенні за допомогою розпилювального пістолета утворюються краплі, розмір яких не менше, ніж визначений мінімальний розмір, внаслідок чого одержують чіткий візерунок розпилення. Фарба за цим винаходом також є переважною через те, що у такому випадку вдихається менша кількість розпиленого туману. Для дисперсійної фарби за цим винаходом є дуже важливим, щоб вона мала композицію, вказану у п ункті 1 формули винаходу. За цим винаходом, фарба повинна містити 2-20ваг.% полімерної дисперсії в перерахунку на вміст сухої речовини, 2-35ваг.% пігментів, 5-60ваг.% наповнювачів, діаметр часточок яких становить 0,1-200мкм, 0,1-3ваг.% згущувачів, 0,1-2ваг.% диспергуючих засобів, та до 5ваг.% домішок. У дослідженнях заявник зміг продемонструвати, що є дуже бажаним, щоб в'язкість знаходилась у межах 3,5-5x102 мПа/сек. Відносно матеріалу, є бажаним, щоб фарба на основі дисперсії за цим винаходом була на основі полімерної дисперсії, вибраної з полімерів, одержаних з певних мономерів. Придатними мономерами є, наприклад, вінілові естери карбонової кислоти, які мають 3 -20 атомів вуглецю, зокрема вінілацетатні, вінілпропіонатні і вінілові естери карбонової кислоти, які мають 9-11 атомів вуглецю у карбоновій кислоті, а також Nвінілпіролідон та його похідні, ненасичені етиленом карбонові кислоти, їх естери, аміди або ангідриди, і а-олефіни, особливо етилен і пропілен, а також акрилонітрил. Особливо переважними є ненасичені етиленом карбонові кислоти, особливо акрилова кислота і метакрилова кислота, також естери ненасиченої етиленом карбонової кислоти, зокрема естери акрилової і метакрилової кислоти, які мають 1-12 атомів вуглецю у спиртовому залишку. Спиртовий залишок естерів може містити нерозгалужені або розгалужені алкільні ланцюги, циклоаліфатичні або ароматичні групи, які можуть додатково бути модифікованими гідроксильними групами, атомами галогену або епоксигрупами. Застосування стиролу та його похідних також є особливо переважним. Пігменти, відомі із попереднього рівня техніки, також можуть застосовуватись у цьому винаході. Прикладами є діоксид титану, оксид заліза, оксид хрому, синій кобальт, фталоціанінові пігменти, шпінелеві пігменти, а також титанат нікелю і хрому. Органічні пігменти, такі як азоїдні пігменти, хінакридонові пігменти та/або діоксазинові пігменти, також є придатними для застосування. Було доведено, що особливо переважним є 5 81663 використання діоксиду титану у якості пігменту. У якості наповнювачів можна застосовувати силікати, карбонати, флуорит, суль фати і оксиди. Особливо переважними у якості наповнювачів є каолін, слюда, тальк та карбонат кальцію. Також є переважним застосування сумішей цих наповнювачів. Продемонстрували, що особливо переважний діаметр наповнювачів знаходиться у межах 0,1-200мкм, найбільш переважно 0,1100мкм. Вибір певного розміру наповнювача очевидно є також важливим для в'язкості. Також є можливим застосування бімодального розподілення розміру часточок разом із немодальним розподіленням розміру часточок. Наступним переважним способом регулювання в'язкості фарби за цим винаходом є функціоналізація поверхонь часточок наповнювача. "Функціоналізованими часточками наповнювача" за цим винаходом є часточки, в яких функціональні групи зв'язані із поверхнею як через ковалентний зв'язок, так і через звичайну взаємодію. Також можуть використовуватись часточки, які були додатково оброблені, наприклад із гідрофобним покриттям. У фарбі за цим винаходом також є важливим застосування згущувача. За цим винаходом згущувач використовують у межах 0,1-3ваг.%. Відносно матеріалу, зокрема є придатними всі полікарбоксилатні згущувачі, відомі з попереднього рівня техніки. Прикладами таких згущувачів є полікарбоксилати, уретанові згущувачі, полісахариди і етери целюлози. Звичайно дисперсійна фарба може містити домішки у межах до 5ваг.%, як вже ] відомо з попереднього рівня техніки. Прикладами таких домішок ε диспергуючі засоби, І стабілізатори, протиспінюючі агенти, консерванти та/або гідрофобні агенти. Є дуже важливим, щоб дисперсійна фарба, яка була описана вище, була якнайкраще придатною для нанесення шляхом способу розпилення. Відповідно до цього винаходу, методика полягає в тому, що фарба на основі дисперсії надходить з резервуару, переважно з баку з фарбою, за допомогою передавального пристрою та через з'єднувальну тр убку до безповітряного розпилювального пістолета. Тут є дуже важливим, щоб тиск розпилення, який встановлюється у даному випадку на 50-135бар, переважно 70-80бар, вимірювали у розпилювальному пістолеті. Таким чином всі суттєві для розпилення параметри, такі як діаметр сопла d, товщина пластин І, середня швидкість на виході u, в'язкість ν, а також поверхневий натяг σ, щільність р, були взяті до уваги. Отже, способом за цим винаходом одержують в середньому більші краплі у порівнянні із вже відомими способами безповітряного розпилення, при чому досягається дуже висока ефективність нанесення, що сягає 99%. Переважним за цим винаходом є застосування мембранного насосу у якості передавального пристрою. Також було доведено, що переважним є нагрівання з'єднувальної трубки, наприклад 6 шлангу. Таким чином можна забезпечити подачу дисперсійної фарби з резервуару, тобто з контейнера для фарби, за допомогою передавального пристрою у розпилювальний пристрій в цілому, незалежно від температури навколишнього середовища. Переважним є встановлення температури у межах 27 - 40°С, особливо 30-38°С. Також необхідно забезпечити, щоб у розпилювальному пістолеті температури були такими ж. Цим можна забезпечити збереження вказаних вище властивостей дисперсійної фарби. Особливо несподіваним є те, що, не зважаючи на високий тиск і температуру у цьому способі, бажані фізичні властивості, тобто зокрема високий ступінь в'язкості, в цілому не погіршуються. Було доведено, що ще одним переважним фактором є оснащення розпилювального пістолета подвійною насадкою. При чому форма подвійних насадок в такому випадку повинна вибиратись таким чином, щоб розпилені струмені перетинались у поздовжньому напрямку. Для цих цілей є переважними подвійні насадки із двома щілиноподібними соплами, розміщеними в ряд. Даний винахід також стосується використання описаної вище дисперсійної фарби для нанесення фарби шляхом способу безповітряного розпилення. Більш детально винахід описаний нижче на прикладі початкової рецептури та на Фіг.1 - 5. На Фіг.1 показана схематична структура пристрою для втілення способу за цим винаходом; На Фіг.2 показане порівняння фарби за цим винаходом і фарби попереднього рівня техніки з точи зору середнього розміру крапель; На Фіг.З показане порівняння в'язкості фарби за цим винаходом у двох розчинах із фарбою попереднього рівня техніки у визначених межах швидкості зсуву; На Фіг.4 знову показане порівняння фарби попереднього рівня техніки і фарби за цим винаходом з точи зору об'єму розподілення крапель, що утворились, і кількості крапель, ι На Фіг.5 показана оцінка візерунку розпилення фарби за цим винаходом і фарби попереднього рівня техніки. Нижче представлена початкова рецептура фарби за цим винаходом, яка надалі згадується як "NESPRI". NESPRI - Початкова рецептура Зв'язуючі агенти - акрилова смола, в дисперсії - силіконова смола в дисперсії Пігменти - діоксид титану Наповнювачі - каолін - слюда - тальк 7 81663 - карбонати кальцію Диспергуючі засоби - полікарбоксилати Згущувачі - полікарбоксилати Домішки Консерванти - вода На Фіг.1 схематично показана структура пристрою для здійснення способу за цим винаходом. Пристрій включає резервуар, позначений як 1, у вигляді баку для фарби. Дисперсійна фарба подається з баку для фарби 1 через трубку для подачі 5 за допомогою мембранного насосу у якості передавального пристрою для фарби. У способі за цим винаходом є важливим, щоб фарба, яку підкачують з баку для фарби 1 за допомогою мембранного насосу, проходила через з'єднувальну трубку 3 у безповітряний розпилювальний пістолет 4, де з'єднувальна трубка 3 є нагрітим шлангом. Це схематично представлено на Фіг.3. У способі за цим винаходом є важливим, щоб процес розпилення проходив таким чином, щоб тиск розпилення, виміряний в безповітряному розпилювальному пістолеті 4, становив 55-135 бар, переважно 70-80 бар. Також є важливим забезпечення того, щоб фізичні властивості, температура фарби у з'єдн увальній трубці 3, тобто у шлангу, контролювали таким чином, щоб робочий тиск і температура навколишнього середовища в цілому не впливали на показники в'язкості. Для цього необхідно провести попереднє нагрівання за умови, що температура, виміряна в безповітряному розпилювальному пістолеті, знаходиться у межах 27-40°, особливо переважно у межах 30-38°С. При виконанні цих умов одержують часточки бажаного розміру. Також є важливим, щоб безповітряний розпилювальний пістолет 4 мав подвійну насадку. Форму та розташування подвійної насадки вибирають таким чином, щоб розпилені струмені перетинались у поздовжньому напрямку. Для цих цілей є переважними подвійні насадки із двома щілиноподібними отворами, розташованими в ряд. На Фіг.2 показане порівняння середнього значення Dv10 фарби NESPRI6 за цим винаходом і фарби попереднього рівня техніки. Як показано на Фіг.2, фарба за цим винаходом під тестовими тисками 55, 75 ι 135 бар є очевидно кращою, ніж фарби попереднього рівня техніки з огляду на середнє значення Dv10 . Середнє значення Dv10 означає, що 10% від загального об'єму знаходиться у вигляді крапель, які є меншими, ніж задана величина, або дорівнюють їй. Фарба за цим винаходом має значення Dv10 , яке є більшим у порівнянні із фарбами попереднього рівня техніки, що свідчить про значне зменшення долі 8 дрібних компонентів. Розмір краплі вказаний тут у мкм (0-80). На Фіг.3 показане порівняння фарби NESPRI6 0,4 за цим винаходом у двох розчинах, а саме 10% і 5%, знову ж таки із фарбою попереднього рівня техніки з огляду на в'язкість зсуву у вигляді функції 0,4 у заданих межах швидкості зсуву. Як видно з фігури, фарба за цим винаходом має значно вищі показники в'язкості при швидкості зсуву між 1 Е04 і 1,6 1,5 Е05. Це є позитивним для способу розпилення, який описаний вище. 0,1 На Фіг.4, а саме на Фіг.4а, показаний об'єм 32,5і розподілення фарби NESPRI6 фарби попереднього рівня техніки, а на Фіг.4b показано кількість крапель, знову ж таки двох вказаних вище фарб. Визначення Dv10 і Dv50 відповідає визначенню для Фіг.1, кількість крапель показана на Фіг.4b. На Фіг.5 показана оцінка візерунку розпилення з точки зору рівномірності розподілення. У цьому випадку оцінювали не краплі, а візерунок розпилення, одержаного в результаті розпилення. На Фіг.5 показані покращені властивості фарби за цим винаходом, якщо її наносять шляхом заявленого способу. Представлений графік на Фіг.5 демонструє візерунок розпилення фарби попереднього рівня техніки. З графіку можна визначити кількість крапель, оцінюваних на візерунку розпилення, та їх розподілення у межах уявної нульової лінії і радіусу. З Фіг.5а стає очевидним, що фарби попереднього рівня техніки розпилюються нерівномірно через наявність дуже маленьких крапель фарби, розмір яких становить в цілому 20-40 мкм. Несподівано за допомогою фарби за цим винаходом тепер можливо практично повністю уникнути нерівномірного розпилення. На основі графіка та зображення візерунку розпилення над графіком, стає очевидно, що за допомогою фарби разом із способом нанесення за цим винаходом можливо практично зовсім уникнути нерівномірного розпилення. З Фіг.а) очевидно, що діаметр крапель, одержаних з фарби за цим винаходом є значно більшим, за таких же тестових умов, ніж крапель, одержаних з фарби попереднього рівня техніки. Відмінність стає ще більш явною, якщо брати до уваги кількість крапель, представлену на Фіг.4b. З цього випливає, що фарба за цим винаходом на прикладі NESPRI6 утворює туман, розмір якої зменшений до 85%. 9 81663 10