Композиция для нанесения покрытия, изделие с нанесенным покрытием и способ его производства

012878 Заявка на данный патент связана с предварительной заявкой U.S. Provisional Appl.60/557779, которая полностью включена посредством ссылки, и претендует на ее приоритет. Изобретение относится к композиции для нанесения покрытия, материалу, который образуется в результате нанесения покрытия, и способу для покрытия материала кроющей композицией. Точнее, настоящее изобретение относится к кроющей композиции (композиции для нанесения покрытия), особенно подходящей для покрытия рулонных материалов, с образованием изделия с нанесенным покрытием, которое, в частности, применяется в качестве сухой штукатурки и т.п. материалов. Применение сухой штукатурки является хорошо известным. Сухая штукатурка обычно включает оболочку, сделанную из бумаги или рулонного материала, и наполнитель внутри оболочки, такой как гипс или пенящийся материал, например полиуретаны, полистиролы или карбамидоформальдегидные смолы. Оболочка может быть покрыта для получения сухой штукатурки с необходимыми внешним видом и свойствами, такими как стабильность и жесткость, газо- и паронепроницаемость и т.п. Сухая штукатурка успешно применялась в течение многих лет, хотя она имела нежелательные свойства. Цвет, окрашивающая способность, гладкость сухой штукатурки определяется материалом оболочки и ее покрытием, и требуемый уровень в отношении эстетических свойств до сих пор не достигнут. Взаимосвязь между наполнителем и оболочкой также сильно зависит от материала оболочки и наносимого покрытия. В прошлом взаимосвязь между наполнителем и бумажным оберточным покрытием всегда была проблематичной. Даже замена бумаги на тонколистовой (рулонный) материал не решила проблему, так как жидкие компоненты покрытия имеют склонность проникать через ткань (EP 0159514). Известные способы производства сеток и тканей с покрытием включают способы нанесения покрытия с помощью валика, напыления покрытия и нанесения покрытия способом погружения. При нанесении способом погружения покрываемый материал пропускают через ванну, содержащую композицию для нанесения покрытия и затем выравнивают и/или высушивают. Способ является очень простым, однако при этом покрываются все стороны материала. В противоположность способу погружения стандартный способ напыления способен покрывать только одну сторону предмета. В этих способах обычно применяют отверстия, которые, однако, забиваются, особенно если композиция для нанесения покрытия имеет высокую вязкость, и возникает необходимость очистки и замены через определенные промежутки времени. Способы нанесения покрытия с помощью валика также подходят для покрытия только одной стороны предмета. При нанесении этими способами валик для нанесения композиции переносит композицию для нанесения покрытия на объект, который может также подвергаться засорению при применении материалов с высокой вязкостью. Таким образом, целью настоящего изобретения является предложение композиции для покрывающего материала, который, в частности, подходит для покрытия упомянутых оберточных материалов. Дополнительно предложен способ для производства таких покрывающих материалов. Согласно изобретению композиция для нанесения покрытия имеет вязкость 30000 мПас или меньше, предпочтительно 6000-30000, наиболее предпочтительно от 8000 до 15000 мПас и включает по меньшей мере один пигмент, органическое связующее и по меньшей мере один загуститель. Было найдено, что в этом интервале вязкостей композиция для нанесения покрытия не имеет тенденции к образованию капель на ткани и хорошо удерживается. Реологические свойства композиции для нанесения покрытия являются важными для получения подходящего покрытия. Дополнительно композиция для нанесения покрытия имеет значительные псевдопластические характеристики с индексом загустевания после сдвига, равным по меньшей мере 3. Таким образом, несмотря на высокую вязкость,композицию для нанесения покрытия легко применять к ткани и переносить ее в установку и из установки для нанесения покрытия. Степень тиксотропии предпочтительно равна от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,5. Эти величины приводят к уменьшению вязкости на короткое время после деформации сдвига. Вязкости предпочтительно измеряются вращательным вискозиметром Brookfield при 3 об/мин согласно ASTM D2196-86. Индекс загустевания после сдвига измеряется при помощи комбинации из скоростей 3 и 30 об/мин (ASTM D2196-86). Степень тиксотропии рассчитывают как отношение вязкости при самой низкой скорости, измеренной при увеличении скорости, к той же величине, измеренной при снижении скорости. Композиция для нанесения покрытия согласно изобретению может легко наноситься с использованием стандартных методик покрытия и имеет особое преимущество, состоящее в том, что она не просачивается сквозь рулонные материалы, применяющиеся для приготовления оболочки для сухой штукатурки. Также композиция для нанесения покрытия согласно изобретению приводит к получению материала с хорошей текстурой и приятным внешним видом, который может быть покрашен или покрыт обоями. Композиция для нанесения покрытия настоящего изобретения может включать 55-70 мас.% твердого вещества. Более предпочтительно, чтобы композиция для нанесения покрытия включала 60-62 мас.% твердого вещества. В качестве растворителя может применяться любой растворитель, способный раство-1 012878 рить наносимое твердое вещество. Предпочтительно, чтобы растворителем была вода. В предпочтительном варианте осуществления изобретения содержание твердого вещества в композиции для нанесения покрытия включает 84,5-95 мас.% пигмента, 4,5-15 мас.% органического связующего и 0,025-0,5 мас.% загустителя. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения пигмент представляет собой силикат или силикат, включающий глину. Такие пигменты являются недорогими в получении и приводят к однородному распределению цвета. В дополнительном преимущественном варианте осуществления изобретения пигмент является силикатом в листовой форме, также называемым филлосиликат или филлосиликат, включающий глину. Из-за его слоистой молекулярной структуры перемалывание этих материалов на маленькие частицы происходит легко, и получающийся пигмент является подходящим для применения в красках. Филлосиликаты включают такие минералы, как алургит, апофилит, астрофилит, бавенит, биотит, хризотил, клинохлор, фуксит, глауконит, кеммерерит, каолинит, лепидолит, маргарит, слюда, мусковит, пеннин, флогопит, пренит, пирофиллит, сепиолит, серпентин, тальк, вермикулит,циннвалдит. Наиболее предпочтительным является каолинит или каолинит, включающий глину, или тальк из-за его высокой яркости. Органическое связующее, применяемое согласно изобретению, требуется для хорошей взаимосвязи между покрытием и материалом оболочки и может включать полимеры, выбранные из полиакрилатов,стирол-акриловых сополимеров, винилакриловых сополимеров, стирол-бутадиенового сополимера, поливинилхлорида, поливинилового спирта, поливинилацетата и этилен-винилацетатного сополимера. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения органическое связующее является стирол-полиакриловым сополимером. Композиция для нанесения покрытия может также включать связывающий агент для сшивания молекул. Согласно изобретению для доведения вязкости композиции до предпочтительного интервала значений добавляют загуститель. Загуститель может быть выбран из группы, состоящей из полиуретанов,гидрофильного глинистого загустителя, ксантановой смолы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, метилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и соединений на основе акрила. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения выбранным загустителем является гидрофильный глинистый загуститель, эмульсия акрилового полимера, растворимого в щелочах, или полиуретан. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения выбранный пигмент также может выполнять функцию загустителя. Применяемый пигмент может представлять собой смесь первого пигмента и второго пигмента. Если применяется такая смесь, процентное содержание по массе первого пигмента в композиции может превышать процентное содержание по массе второго пигмента. Второй пигмент может добавляться в композицию одновременно с первым пигментом или в разное время. Второй пигмент может добавляться для улучшений определенных свойств покрытия, например повышения яркости, более желательной газои паропроницаемости, улучшенной огнестойкости, или для уменьшения стоимости. Особенно предпочтительными вторыми пигментами являются силикаты, карбонат кальция, диоксид титана, тригидрат алюминия и сульфат кальция. В предпочтительном варианте осуществления изобретения эти вторые пигменты применяются, когда первым пигментом является силикат. Особенно предпочтительным является применение данных вторых пигментов, если первым пигментом является филлосиликат. Удачно, если применяемые первый и второй пигменты являются сопряженными или дополнительными в отношении их структуры. Особенно предпочтительно, чтобы второй пигмент представлял собой иносиликат, в то время как первый пигмент - филлосиликат. Удачно, если филлосиликат, применяемый в сочетании с иносиликатом, представляет собой каолинит или каолинит, включающий глину или тальк. Наиболее предпочтительным является применение смеси пигментов, включающей каолинит или каолинит, содержащий глину или тальк, в качестве первого пигмента и волластонит в качестве второго пигмента. Предпочтительно, чтобы второй пигмент добавлялся в количестве, равном приблизительно от 1/3 до 2/3 по отношению к массе первого пигмента. Вторые загустители могут добавляться в кроющую композицию согласно изобретению для контроля вязкости и псевдопластичных/тиксотропных свойств кроющей композиции. Вторые загустители предпочтительно добавляются в качестве последнего ингредиента из-за увеличения вязкости, вызванной их добавлением. Типичные вторые загустители включают хорошо растворимые в щелочах эмульсии,предпочтительно основанные на полиакрилатах, этоксилированные уретаны и полиэфирные полиолы. Наиболее предпочтительными являются вторые загустители на основе эмульсий из хорошо растворяющихся в щелочах полиакрилатов и этоксилированных уретанов. В дополнительном выгодном варианте осуществления изобретения в композицию для нанесения покрытия могут быть введены добавки, для улучшения реологии или для улучшения свойств конечного продукта. Такие добавки включают биоциды, диспергирующие вещества и дополнительные пигменты. Добавки биоцидов могут уменьшать склонность композиции и конечного продукта к заплесневению и росту грибков. Биоциды могут выполнить эту функцию в жидком состоянии или в конечном твердом продукте. Биоциды являются легко доступными коммерческими продуктами, которые включают замещенные 3-изотиазолоны, дийодметил-п-толилсульфон и его производные, дибромнитрилпропиона-2 012878 мид и его производные, о-фенилфенол и его соли, 2,6-диметил-м-диоксан-4-ол-ацетат, хлорид 1-(3 хлораллил)-3,5,7-триаза-1-азонийадамантана, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, 2-(гидроксиметил)-2 нитропропандиол-1,3, 4,4-диметилоксазолидин, ортофталевый альдегид, -бромнитростирол, 4-(2 нитробутил)морфолин и глутаровый альдегид. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения применяется дийодметил-п-толилсульфон. Предпочтительно в композицию для нанесения покрытия включаются диспергирующие вещества или ПАВ (поверхностно-активные вещества), чтобы быть уверенным в том, что пигментные частицы диспергированы. Диспергирующие вещества могут добавляться на уровне приблизительно от 0,2 до 1 мас.% от основного твердого вещества покрытия. Особенно подходящие диспергирующие вещества включают соли карбоксилированных полиакрилатов или полиметакрилатов, соли полимеризованных алкилнафталиновых сульфокислот, лигносульфонат натрия. Предпочтительными диспергирующими веществами являются соли полиакрилатов. Также могут быть добавлены дополнительные пигменты, такие как сажа и оксидный краситель. Предпочтительной композицией для нанесения покрытия согласно изобретению является рулонный материал, предпочтительно рулонный волокнистый материал, способный связываться с наносимым твердым покрытием. Примеры предпочтительных рулонных материалов включают материалы минерального типа, такие как стеклянные волокна или волокна синтетической смолы. Рулонные материалы из стекловолокна являются наиболее предпочтительными. Могут применяться тканые рулонные материалы и нетканые рулонные материалы, наиболее предпочтительными являются нетканые рулонные материалы. Целые или разрезанные нити или волокна могут быть вделаны либо в тканые материалы, либо в нетканые материалы, которые связаны вместе подходящим адгезивом. Для улучшения прочности слоя покрытия могут быть введены сшивающие агенты. Сшивающие агенты включают альдегиды, винилсульфоны, имидазолы, триазины и другие согласно описанию T.H.Kodak Company, Rochester, NY, 1977, Chapter 2, pp.77-8. Согласно изобретению наиболее предпочтительным является нанесение кроющей композиции на рулонный материал с применением нового вращающегося станка для нанесения покрытий методом погружения валиков. Погружающийся валик предпочтительно погружается в композицию для нанесения покрытия на произвольно выбранную глубину, не превышающую точку касания в месте, где субстрат покидает валик. Линейная скорость и глубина отрегулированы для контроля времени погружения. Уровень времени составляет приблизительно от 0,1 до 0,5 с, наиболее предпочтительно около 0,2 с. Время погружения является определяющим фактором количества покрытия, налипающего на рулонный материал. Рулонный материал плотно наматывается вокруг валика для уверенности в прочном полном контакте между субстратом и валиком в течение времени, пока субстрат проходит через ванну для нанесения покрытия. Рулонный материал предпочтительно удерживается на валике посредством натяжения с силой предпочтительно от приблизительно 40 до 150 Н/м. В предпочтительном варианте осуществления изобретения могут применяться нож, снимающий излишки покрытия, или пневматический нож, который удаляет излишки покрытия, для того чтобы контролировать вес покрытия. Кроме того, покрываемая поверхность может быть выровнена. Предпочтительным является применение лезвия ножа, снимающего излишки покрытия. Это устройство является предпочтительно стальным инструментом с квадратной носовой частью и острым краем. Предпочтительно,чтобы лезвие ножа, снимающего излишки покрытия, двигалось под углом 15-75, предпочтительно 45 по отношению к движению рулонного материала. Отклонение, вызванное движением лезвия по отношению к субстрату, составляет предпочтительно величину приблизительно от 0,5 до 2 см и наиболее предпочтительно около 1 см. Предпочтительно, чтобы наносимое покрытие обеспечивало массу сухого покрытия 100-130 г/м 2. Предпочтительно, чтобы покрытие наносилось с помощью сочетания устройства для нанесения покрытий методом погружения и ножа, снимающего излишки покрытия, для контроля веса покрытия. Способ нанесения покрытия будет описан со ссылкой на фиг. 1, образующую составную не ограничивающую часть настоящего изобретения. На фиг. 1 устройство для нанесения покрытия в целом представлено как поз. 10. Рулонный материал 11 подается с подающего валка (не показан на чертеже), который может включать накопители, устройства для регулирования натяжения ленты, устройство для центрирования ленты и другие устройства,применяемые в данной области техники, связанной с покрытием и рулонным материалом или механизмами протяжки рулонного материала. Рулонный материал 11 имеет обратную сторону 14 и лицевую сторону 15, при этом обратная сторона не покрывается, а на лицевую сторону наносят покрытие. Рулонный материал перенаправляется устройством для регулирования натяжения ленты 12, задача которого состоит в обеспечении того, чтобы лента рулона наматывалась в достаточном количестве вокруг валика 13, с тем чтобы избежать нанесения покрытия на обратную сторону 14. Лицевая сторона 15 покрывается из раствора для покрытия 16, находящегося в ванной для нанесения покрытия методом погружения 17. Как следует из описания и фигуры, обратная сторона рулонного материала находится в контакте с валиком для погружения 13 и, следовательно, остается чистой от материала покрытия 16. Значительное количест-3 012878 во раствора для покрытия налипает на лицевую сторону рулонного материала, образуя небольшой излишек от необходимого влажного веса покрытия. Нож для снятия излишков покрытия 18 давит на рулонный материал с покрытием с силой, достаточной для отклонения рулонного материала от траектории свободного движения, показанной пунктирной линией 19. Давление ножа для снятия излишков покрытия на рулонный материал приводит к удалению излишков раствора для покрытия 20, налипших на рулонный материал, и пропускает далее с заранее определенным весом влажного покрытия 21. Необязательный ведущий валик 22 направляет рулонный материал через сушитель 23, в котором растворитель удаляется и получается высушенная панель с покрытием 24. Высушенная панель с покрытием затем проходит через конечную операцию 25, где высушенная панель с покрытием разрезается по размеру и упаковывается в блоки 26 для отправки груза. Глубина погружения валика для нанесения покрытия 13 в ванну для нанесения покрытия методом погружения 17 выбирается так, чтобы имелся максимально возможный контакт между раствором для нанесения покрытия 16 и лицевой стороной рулонного материала. Глубина погружения выбирается так,чтобы быть уверенным в том, что место выходного касания 27 валика для нанесения покрытия в точке выхода рулонного материала из валика для нанесения покрытия или место входного касания 28 начальной точки касания рулонного материала находится над поверхностью раствора для покрытия. Важно,чтобы места входного и выходного касаний находились над поверхностью раствора для нанесения покрытия, чтобы быть уверенным, что обратная сторона 15 не покрывается раствором для нанесения покрытия. Следовательно, обратная сторона защищена от нанесения покрытия за счет контакта с валиком для нанесения покрытия методом погружения. На фигуре не показаны лезвия ножей, которые могут применяться для соскабливания покрытия, нанесенного из раствора, на рулонном материале при наматывании. Как правило, реологические свойства раствора для нанесения покрытия достаточны для того, чтобы избежать случайного нанесения покрытия на обратную сторону при наматывании. Линейная скорость и глубина отрегулированы так, чтобы позволить времени погружения находиться в интервале от приблизительно 0,1 до 0,5 с, предпочтительно около 0,2 с. Время погружения является определяющим фактором в количестве покрытия, которое захватывается рулонным материалом. Рулонный материал достаточно плотно наматывается вокруг валика для того, чтобы быть уверенным в устойчивом контакте между субстратом и валиком в течение времени, когда субстрат проходит через ванну для нанесения покрытия методом погружения. Рулонный материал предпочтительно удерживается на валике посредством натяжения с силой примерно от 40 до 150 Н/м. Предпочтительным является применение лезвия ножа, снимающего излишки покрытия. Это устройство является предпочтительно стальным инструментом с квадратной носовой частью и острым краем. Предпочтительно, чтобы лезвие ножа, снимающего излишки покрытия, двигалось под углом 15-75,предпочтительно 45 по отношению к движению рулонного материала. Отклонение, вызванное движением лезвия по отношению к субстрату, составляет предпочтительно величину приблизительно от 0,5 до 2 см и наиболее предпочтительно около 1 см. Отклонение представляет собой расстояние между траекторией свободного движения, обозначенной пунктирной линией 19, и отклонением от пути при действии ножа для снятия излишков покрытия. Субстрат с нанесенным покрытием может проходить через печь с воздушной флотацией для сушки. Скорость сушки и время нахождения в печи зависят от геометрических размеров и веса высушиваемого субстрата. При 100 С по меньшей мере 30 с требуется для достижения желаемого уровня остаточной влажности, который составляет менее чем приблизительно 0,5%. Изобретение будет более подробно описано со ссылкой на следующий пример, который не ограничивает пределы изобретения. Пример. Композицию для нанесения покрытия готовили с применением в качестве связующего 170 кгRholex NW1845K - сшиваемой стирол-акриловой эмульсии для текстиля от Rohm и Haas Company; 340 кг воды; 100 кг Van Gel B 7%, коллоидного силиката магния-алюминия (смектит) от R.T. Vanderbilt Company - в качестве загустителя; 0,35 кг Amical Biocide, который представляет собой биоцид от DowBiocide; 8 кг Darvan 811, который представляет собой полиакрилат натрия и диспергирующее вещество от R.T. Vanderbilt Company; 250 кг Vansil W10, который представляет собой волластонит - минерал метасиликата кальция, пигмент также от R.T. Vanderbilt Company; в качестве первичного пигмента 500 кгNytal 200, который представляет собой водосодержащий силикат кальция-магния (тальк) от R.T. Vanderbilt Company; и 15,9 кг Acrysol RM-5, загущающая растворимая в щелочах акриловая эмульсия от Rohm иHaas Coatings. Измеренная абсолютная вязкость композиции для нанесения покрытия составляет 800015000 мПас; индекс загустевания после сдвига по меньшей мере равен 3; тиксотропия составляет 0,8-1,5 и содержание твердого вещества 60,7%. Применяемая композиция покрывается с плотностью 90-100 г/м 2 рулонного материала с применением способа погружения валика, как описано. Покрытие сушат во флотационном сушителе при температуре выше приблизительно 100 С в течение времени выдержки, равном по меньшей мере 30 с до остаточной влажности не более чем приблизительно 0,5%. Вес сухого субстрата с покрытием составлял 190-4 012878 230 г/м 2, соответственно вес покрытия составлял 100-130 г/м 2. Изобретение было описано с конкретной ссылкой на предпочтительные варианты осуществления изобретения без ограничения пределов и объема изобретения, которые представлены более конкретно в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композиция для нанесения покрытия, включающая по меньшей мере один пигмент, по меньшей мере одно органическое связующее и по меньшей мере один загуститель, где упомянутая композиция для нанесения покрытия имеет абсолютную динамическую вязкость 30000 мПас или меньше и где композиция для нанесения покрытия включает 55-70 мас.% твердого вещества, имеет индекс снижения вязкости при сдвиге, равный по меньшей мере 3, и степень тиксотропии от 0,8 до 1,5. 2. Композиция для нанесения покрытия по п.1, которая включает 84,5-95 мас.% пигмента, 4,515 мас.% органического связующего и 0,025-0,5 мас.% загустителя. 3. Композиция для нанесения покрытия по пп.1 и 2, где пигмент представляет собой силикат или силикатсодержащую глину. 4. Композиция для нанесения покрытия по любому из предшествующих пунктов, где пигмент является филлосиликатом или филлосиликатом, включающим глину. 5. Композиция для нанесения покрытия по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая поперечно-связывающий агент для упомянутого органического связующего. 6. Композиция для нанесения покрытия по любому из предшествующих пунктов, где композиция для нанесения покрытия включает смесь двух или более пигментов. 7. Композиция для нанесения покрытия по п.6, в которой по меньшей мере один пигмент принадлежит к группе, состоящей из силикатов, карбоната кальция, диоксида титана, тригидрата алюминия и сульфата кальция. 8. Композиция для нанесения покрытия по п.6, в которой смесь состоит из филлосиликата и филлосиликатсодержащей глины в качестве первого пигмента и иносиликата или иносиликатсодержащей глины в качестве второго пигмента. 9. Композиция для нанесения покрытия по п.6, в которой второй пигмент добавляют в количестве,равном приблизительно от 1/3 до 2/3 по отношению к массе первого пигмента. 10. Композиция для нанесения покрытия по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из биоцидов, диспергирующих веществ и дополнительных пигментов. 11. Композиция для нанесения покрытия по п.1, включающая стирол-полиакрилатное органическое связующее, дийодметил-п-толилсульфон, коричневый краситель, полиакрилат натрия в качестве диспергирующего вещества, волластонит, каолинит или каолинитсодержащую глину и растворимую в щелочах эмульсию акриловых соединений. 12. Композиция для нанесения покрытия по п.1, включающая стирол-полиакриловое органическое связующее, гидрофильный глинистый загуститель, дийодметил-п-толилсульфон, полиакрилат натрия в качестве диспергирующего вещества, волластонит, тальк и растворимую в щелочах эмульсию акриловых соединений. 13. Композиция для нанесения покрытия по п.1, включающая каолинит или каолинитсодержащую глину и волластонит в качестве первого и второго пигмента, полиуретан в качестве загустителя, стиролполиакриловую эмульсию в качестве органического связующего и дийодметил-п-толилсульфон, полиакрилат натрия, чернильный краситель и сажу в качестве добавок. 14. Композиция для нанесения покрытия по п.13, где кроющая композиция имеет абсолютную динамическую вязкость от 6000 до 15000 мПас. 15. Композиция для нанесения покрытия по п.1, где композиция для нанесения покрытия имеет абсолютную динамическую вязкость от 8000 до 15000 мПас. 16. Композиция для нанесения покрытия по п.1, где композиция для нанесения покрытия имеет абсолютную динамическую вязкость от 15000 до 18000 мПас. 17. Изделие с нанесенным покрытием, включающее материал оболочки, где материал оболочки покрыт кроющей композицией по пп.1-16.