CZ28470U1

CZ28470U1 - Prášková vodová barva

Info

Publication number: CZ28470U1
Application number: CZ2015-31166U
Authority: CZ
Inventors: Marta Vančurová
Original assignee: Koh-I-Noor Hardtmuth A.S.
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-07-14
Also published as: US20180127595A1; PL417296A1; FR3037069B3; FR3037069A3; US20170114228A1; US9657179B2; PL236051B1

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká práškové vodové barvy pro dosažení zvláštních barevných efektů, kdy vodný tekutý barevný základ je obalen speciálním práškovým plnivem. Výsledkem je potom relativně suchá prášková směs různě velkých drobných kousíčků, které jsou při aplikaci roztírány samostatně.

Dosavadní stav techniky

Nabídka barev pro jednoduchou malbu je v současnosti poměrně dosti široká.

Podle druhu pojivá, které je obsaženo v základu barvy, je lze rozdělit do několika základních kategorií:

olejová barva - pomaluschnoucí hmota skládající se z pigmentových částic suspendovaných v zasychajícím oleji, nelze ji ředit vodou temperová barva - poměrně rychleschnoucí hmota, kdy pigment s plnivem je dispergován ve vodné olejové emulzi, je ředitelná vodou i po zaschnutí, vhodná i pro děti kvašová barva - silně pigmentovaná krycí barva, kde je jako pojivo použit roztok přírodní gumy, je ředitelná vodou i po zaschnutí tuhá vodová barva - tuhé tablety směsi pigmentu a pojivá na bázi škrobu rozmyvatelné vodou, je ředitelná vodou i po zaschnutí, vhodná i pro děti tekutá vodová barva - řidší vodná směs pigmentu a plniva zahuštěná přírodní záhustkou, je ředitelná vodou i po zaschnutí, vhodná i pro děti akrylová barva - disperzní barva na bázi polymerové pryskyřice dispergované ve vodě, ředitelná vodou pouze před zaschnutím.

Všechny uvedené barvy jsou k dispozici zpravidla ve formě homogenní řidší či hustší pasty (tuhé tablety) vždy jednoho odstínu, které jsou vzájemné snadno mísitelné. Při běžném míšení ředěné barvy či přímo původní hmoty vzniká ze dvou původních homogenních odstínů jiný homogenní barevný odstín (např. žlutá+modrá=zelená). Při malování více odstíny najednou, pokud nechceme docílit smísení původních odstínů, je však tento fakt omezující.

Při malování by bylo velmi efektní mít k dispozici rovněž barvy, které by po aplikaci několika takových barev různých barevných odstínů najednou na kreslící plochu nevytvářely při míšení homogenní nátěr jiného odstínu, ale při aplikaci na podklad poskytovaly stálobarevné efekty zachovávající původní barevné odstíny, které lze ovlivnit pouze přídavkem barvy jiného odstínu. V takovém případě je však zapotřebí dosáhnout nemísitelnosti původních složek/hmot. respektive původních odstínů barev nanesených na podklad. Zároveň musí mít barvy dostatečnou stabilitu při skladování.

Podstata technického řešení

Technické řešení se týká práškových vodových barev, u kterých při společné aplikaci barev různých barevných odstínů na podklad nedojde ke smísení barevných odstínů a vzniku jiného odstínu barvy. Předkládaná barva tedy představuje typ odstínově vzájemně nemísitelného jednobarevného prostředku.

Konečná směs je tvořena ze dvou základních částí: jemného práškového plniva s hydrofobní úpravou a vodného tekutého barevného základu, který je ve formě kapiček obalen tímto plnivem. Uvedená barva si ve formě stabilního systému kapičky/prášek zachovává při aplikaci na podklad nemísitelnost použitých barevných odstínů, což zvyšuje atraktivitu práce s barvami při malování zejména pro děti. Plnivo má s výhodou bílou barvu.

- 1 CZ 28470 U1

Příprava této práškové vodové barvy spočívá nejprve v přípravě základního vodného tekutého barevného základu, který jev druhém kroku dispergován/obalen ve speciálním plnivu za vzniku malých (s výhodou v průměru menších než 5 mm) volně sypkých kousíčků vodného tekutého barevného základu obaleného plnivem.

Prášková vodová barva podle technického řešení tedy obsahuje

a) práškové plnivo s hydrofobní úpravou a v něm obalené/dispergované

b) částice vodného tekutého barevného základu obsahující vždy, vztaženo na složku b), 0,5 až 10 % hmotn. barevného pigmentu nebo pigmentové pasty, 1,5 až 5 % hmotn. přírodní nebo syntetické gumy (záhustka a pojivo zároveň), 1 až 5 % hmotn. hydrofobizující olejové složky, zbytek do 100 % hmotn. složky b) tvoří voda, popř. další aditiva obvyklá pro vodné systémy barev, kde na 1 hmotnostní díl složky a) připadá 5 až 20 hmotnostních dílů složky b).

Složka b) může navíc obsahovat až do 5 % hmotn. bílého pigmentu nebo pigmentové pasty.

Práškové plnivo je s výhodou suché. Suchým plnivem se rozumí práškový materiál s dostatečně nízkým obsahem vody tak, aby byl volně sypký, netvořil hrudky, a bylo jej tak možné lehce smísit s vodným tekutým barevným základem. Obsah vody závisí na použitém materiálu; s výhodou je obsah vody práškového plniva s hydrofobní úpravou nižší než 20 % hmotn., výhodněji nižší než 10 % hmotn. a nej výhodněji nižší než 4 % hmotn.

Práškovým plnivem se rozumí jemný, volně sypký materiál, který je možné lehce rozprášit na plochu a při roztírání prsty po podkladu nelze vnímat jednotlivé částice. Tomu odpovídá průměrná velikost částic méně než 100 pm, s výhodou méně než 50 pm a nejvýhodněji méně než 10 pm.

Jemné práškové plnivo může být mletý prášek minerálů přírodního původu, jako jsou oxidy, křemičitany nebo hlinitokřemičitany, popřípadě jejich hydratované formy. Pro dosažení požadovaných vlastností, homogenity a reprodukovatelnosti jsou však výhodnější syntetické materiály, například srážený oxid křemičitý.

Hydrofobní (vodu odpuzující) úpravou je například úprava impregnací práškového plniva jakýmkoli vhodným způsobem nepolární, s vodou nemísitelnou přírodní nebo syntetickou látkou. Jako příklady takové látky lze uvést přírodní nebo syntetické pevné nebo kapalné uhlovodíky (s delšími uhlíkovými řetězci, jako C8 až Cl8), vosky, tuky oleje a syntetické siloxany. Hotové materiály s hydrofobní úpravou s vhodnými vlastnostmi jsou dostupné na trhu.

Jemné práškové syntetické plnivo s hydrofobní úpravou může být tedy s výhodou oxid křemičitý s hydrofobní úpravou.

Pro vodný tekutý barevný základ je na každý barevný odstín připravován samostatný jednobarevný vodný základ. Složka b) obsahuje alespoň jeden pigment (pastu), případně, dva nebo více barevných pigmentů, pro dosažení požadovaného odstínu.

Základem barevné složky je voda, popř. s přídavkem aditiv běžných pro vodné systémy (např. povrchově aktivní látky, konzervanty), která je pomocí pigmentů či pigmentových past obarvena do požadovaných odstínů. Významnou složkou barevného základu je hydrofobizující olejovitá složka mísitelná s vodou. Překvapivě totiž bylo zjištěno, že hydrofobizující olejovitá složka v použitém množství 1 až 5 % hmotn. z složky b) v právě potřebné míře zvyšuje afinitu plniva s hydrofobní úpravou k povrchu vodného tekutého barevného základu (bez této složky by hydrofobní plnivo nebylo možné snadno dispergovat s tekutým barevným vodným základem za vzniku práškové barvy), takže jednotlivé částice složky b) obalené suchým plnivem zůstávají dlouhodobě stabilní, při skladování nedochází k míšení částic stejných nebo různých odstínů ani ke tvorbě hrudek, a obsah částic se lehce uvolňuje bez nepřiměřeného úsilí až v průběhu nanášení např. štětcem na plochu.

Hydrofobizující olejovitá složka je zvolena z látek tvořících s vodou stabilní emulze, jako jsou látky typu silikonových olejů, výhodně na bázi polydimethylsiloxanu.

-2CZ 28470 U1

Barevný základ je zahuštěn/pojen přídavkem přírodní nebo syntetické gumy. Gumy jsou přírodní nebo syntetické, s vodou mísitelné látky používané v malířství, například sacharidové a glykoproteinové povahy, jako je arabská guma a tragantová guma, s výhodou guarová guma a/nebo xanthanová guma, a výsledkem je potom homogenní jednobarevná tekutá hmota.

Termínem tekutý se rozumí stav od řídce tekuté, přes polotekutou až po gelovitou hmotu odpovídající viskozity vhodné pro snadné rozetření částic složky b) po povrchu, například 100 až 5000 mPa.s, výhodně 200 až 1000 mPa.s.

Barevný pigment je práškový přírodní nebo syntetický anorganický nebo organický pigment obvyklý v oboru výroby barev. Pigmentová pasta je obvyklá v oboru používaná směs barevného pigmentu s vhodnou s vodou mísitelnou tekutinou, kterou je např. voda, jedno- a vícesytné alkoholy a jejich směsi, v množství 0,5 až 50 % hmota., vztaženo na pigmentovou pastu.

Bělobou se rozumí pigment/pigmentová pasta bílé barvy.

Předpokládá se, že během míchání částice plniva (složka a)) obalují částice vodného tekutého barevného základu (složka b)) vznikající při tomto míšení. Potřebné pevnosti adheze prášku na vodnou fázi a separace jednotlivých barevných částic se dosáhne použitím hydrofobizující olejovité složky přidané do vodné fáze. Při pozvolném míchání postupně vznikají částice menšího průměru. Tyto obalené suchým plnivem se nespojují zpět do jednolité barevné hmoty. Barevné částečky vodného základu si zachovávají svůj vlastní barevný odstín i při mechanickém smíchání několika již připravených práškových barev podle technického řešení v nádobě, ale hlavně nedochází ke změně jejich odstínu při roztírání suchým štětcem na papíře.

Střední průměr vzniklých částic složky b) suché práškové vodové barvy je 0,5 až 5 mm, výhodně 2 mm.

Prášková vodová barva může ve složce b) podle potřeby obsahovat další obvyklá aditiva nezávisle zvolená ze skupiny rozpustné barvivo, pigment, s vodou mísitelné organické rozpouštědlo, glycerol, organická nebo anorganická kyselina, hydroxid sodný nebo draselný, dispergátor, odpěňovač, přírodní guma, karboxymethylcelulóza, perleťovací látka a kovové částice. Takové přísady může odborník zvolit bez nepřiměřeného experimentování na základě svých zkušeností.

Všechny použité složky práškové vodové barvy jsou s výhodou kosmeticky nezávadné.

Příklad uskutečnění technického řešení

Prášková vodová barva je podle tohoto provedení technického řešení složena z jemného práškového syntetického plniva s hydrofobní úpravou a pigmentovaného barevného vodného základu, který je v tomto plnivu rozmíchán (obalen) ve formě drobných částic či kousíčků. Výsledkem je tedy bělavá prášková/kouskovitá jednobarevná hmota.

Nejprve byl připraven vodný tekutý barevný základ tak, že se do vody postupně přidávalo 0,5 až 10,0 g (optimálně 2 g) červené, žluté, zelené, modré, popř. jiné pigmentové pasty/pigmentu, případně až do 5 g běloby, dokud nevznikl požadovaný odstín. Dále byla přidávána ostatní aditiva, kterými byly dispergátor, odpěňovač a konzervant) 1,5 až 5 g guarové gumy, a 0, 1,5, popř. 10 g hydrofobizující olejové složky polydimethylsiloxanu, zbytek do 100 g byl doplněn vodou. Všechny složky byly postupně intenzivně míchány.

Takto připravený barevný základ je velmi pomalu a opatrně míchán s jemným bílým plnivem s hydrofobní úpravou, a to v poměru, kdy na 1 hmotnostní díl plniva připadá 5 až 20 hmotnostních dílů barevného základu.

Výsledkem velmi pomalého míchání při nízkých otáčkách je relativně suchá prášková sypká směs vždy jednoho odstínu barvy o velikosti částeček 1 až 2 mm. Uvedená sypká směs s různým množstvím polydimethylsiloxanu byla testována na stabilitu hmoty při skladování. Nebyla pozorována žádná změna konzistence směsi při skladování déle než šest měsíců. Bez přidaného polydimethylsiloxanu se hydrofilní/vodný základ s hydrofobně upraveným plnivem prakticky nemísil, spíše docházelo k odpuzování. Směs se musela poměrně intenzivně a dlouho míchat a poté spíše

-3CZ 28470 U1 docházelo ke spojování plniva se základem za vzniku jednolité barevné hmoty (nevznikaly částečky barvy obalené plnivem).

Naopak při přítomnosti hydrofobizující složky se plnivo nalepilo na povrch barevného základu a při míchání poměrně velmi snadno a velmi rychle vznikaly barevné kapičky obalené plnivem.

Při opatrné aplikaci barvy suchým štětcem na papírový podklad vznikají při roztírání kousíčků zdánlivě nebarevné suché směsi intenzívní barevné stopy, kdy při roztírání více barevných směsí/částic najednou se každý odstín roztírá samostatně a barevné odstíny se nemísí. Vznikají tak podle stupně smíchání jednotlivých barevných prášků velmi zajímavé různobarevné kompozice, které si může každý namíchat a ovlivnit sám vlastním výběrem odstínů použitých práškových vodových barev.

Průmyslová využitelnost

Tyto barvy jsou presentovány ve formě suchých kousíčků obalených speciálním bílým plnivem. Dá se s nimi zajímavě a netradičně malovat na čtvrtku, papír apod. Zdánlivě to vypadá, že se trochu provádí kouzla s barvami. S barvami se pracuje zásadně bez vody (voda je používána pouze na umytí štětce či pracovní plochy, štětec je nutno před dalším barvením vysušit do sucha). Můžeme barvit jen jednou barvou, anebo můžeme kousíčky jednotlivých barev smíchat a roztírat je potom zároveň, každý kousíček se roztírá ve svém vlastním odstínu, odstíny barev se nemění (např. při malování žlutou a modrou barvou nevzniká zelený odstín, ale jsou viditelné žluté a modré plochy na papíře).

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Prášková vodová barva, vyznačující se tím, že obsahuje

a) práškové plnivo s hydrofobní úpravou a v něm obalené/dispergované

b) částice vodného tekutého barevného základu vždy obsahující, vztaženo na složku b), 0,5 až 10 % hmotn. barevného pigmentu nebo pigmentové pasty, 1,5 až 5 % hmota, přírodní nebo syntetické gumy, 1 až 5 % hmotn. hydrofobizující olejovité složky, kde zbytek do 100 % hmotn. složky b) tvoří voda, popř. další aditiva obvyklá pro vodné systémy barev, přičemž na 1 hmotnostní díl složky a) připadá 5 až 20 hmotnostních dílů složky b).

2. Prášková vodová barva podle nároku 1, vyznačující se tím, že práškové plnivo je zvoleno ze skupiny přírodních nebo syntetických oxidů, křemičitanů nebo hlinitokřemičitanů, popřípadě jejich hydratovaných forem.

3. Prášková vodová barva podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že práškové plnivo je oxid křemičitý, zejména srážený oxid křemičitý.

4. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že hydrofobní úprava práškového plniva je provedena nepolární látkou ze skupiny přírodní nebo syntetické pevné nebo kapalné uhlovodíky, vosky, tuky oleje a syntetické siloxany.

5. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsah vody ve složce a) je nižší než 20 % hmotn., zejména nižší než 10 % hmotn. a zvláště nižší než 4 % hmotn.

6. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že průměrná velikost částic složky a) je méně než 100 pm, zejména méně než 50 pm a zvláště méně než 10 pm.

-4CZ 28470 U1

7. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že složka b) obsahuje až do 5 % hmotn. bílého pigmentu nebo pigmentové pasty.

8. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že hydrofobizující olejovitou složkou ve složce b) je silikonový olej, zejména na bázi

5 polydimethylsiloxanu.

9. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přírodní nebo syntetickou gumou ve složce b) je guarová guma a/nebo xanthanová guma.

10. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se ío t í m, že složka b) má viskozitu 100 až 5000 mPa.s, zejména 200 až 1000 mPa.s.

11. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že střední průměr částic složka b) práškové vodové barvy je 0,5 až 5 mm, zejména 2 mm.

12. Prášková vodová barva podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ve složce b) obsahuje alespoň jedno z dalších obvyklých aditiv nezávisle zvolených ze

15 skupiny rozpustné barvivo, pigment, s vodou mísitelné organické rozpouštědlo, glycerol, organická nebo anorganická kyselina, dispergátor, odpěňovač, hydroxid sodný nebo draselný, přírodní guma, karboxymethylcelulóza, perleťovací látka a kovové částice.