Пластичная силиконовая композиция с сыпучим наполнителем
Владельцы патента RU 2612677:
Общество с ограниченной ответственностью "Новая Химия" (RU)
Изобретение относится к области изготовления пластичных масс для лепки, формования и игр. Пластичная силиконовая композиция включает нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент, размер частиц которого равен 0,01-1,0 мм, полидиметилсилоксан, щелочной раствор с рН 12-14, сшивающий агент и пластификатор. Технический результат изобретения заключается в улучшении свойств композиции и повышении экологической безопасности. 6 з.п. ф-лы, 1 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области изготовления пластичных масс для лепки, формования и игр.
Предшествующий уровень техники
Из предшествующего уровня техники известна масса для лепки на основе песка и акрилового полимерного связующего (сайт Интернета: http://www.lori-toys.ru/shop/group_975/group_1057/).
К основным недостаткам данного технического решения относятся чрезмерная вязкость полимерного связующего вещества и, как следствие, невысокие параметры пластичности и рассыпчатости конечного продукта при комнатной температуре, а также резкий запах, характерный для полимерных продуктов, полученных из акриловых мономеров.
Известна технология изготовления массы для лепки на основе песка и силиконового полимерного связующего (патент US 7862894, МПК B05D 7/00, опубл. 04.01.2011).
Основными недостатками композиции являются жесткость продукта, неприятный запах и то, что композиция оставляет следы связующего полимера на коже.
Известен пластилин для поделок (патент KR 101012314, МПК C08L 83/04 опубл. 02.09.2011), который содержит неорганическое соединение и включает от 60 до 80 масс. % кремнийорганической основы гелевого типа от общей массы пластилина. Кремнийорганическая основа гелевого типа состоит из смеси силоксанов и силиконов с концевыми диметильными, метил-винильными и винильными группами от 15 до 35 масс. % регулятора пластичности от общей массы пластилина. Регулятор пластичности содержит порошкообразный диоксид кремния для контроля твердости от 1 до 5 масс. % агента против растрескивания масляного типа от общей массы пластилина, агент против растрескивания масляного типа содержит полидиметилсилоксан.
Недостатками данной композиции являются: следы кремнийорганических масел на руках и рабочих поверхностях; таяние материала при длительном использовании, что ведет к загрязнениям и ухудшению пластичных свойств материала; присутствие запаха.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании материала для лепки и игр, отвечающего современным требованиям по безопасности, предъявляемым к формующимся материалам для детей от трех лет: экологически чистый, не выделяющий токсичные вещества, должен представлять собой неблагоприятную среду для размножения бактерий и грибков.
Техническим результатом является улучшение свойств композиции и повышение экологической безопасности.
Указанный технический результат достигается тем, что пластичная силиконовая композиция включает нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент, размер частиц которого равен 0,01-1,0 мм, полидиметилсилоксан, щелочной раствор с рН 12-14, сшивающий агент, пластификатор при следующем соотношении компонентов, % масс.:
| нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент | 81,0-95,995 |
| полидиметилсилоксан | 2,0-15,0 |
| щелочной раствор (рН 12-14) | 1,0-5,0 |
| сшивающий агент | 1,0-3,5 |
| пластификатор | 0,005-1,0 |
Предпочтительно в качестве нетоксичного рассыпчатого минерального компонента использовать кремнийсодержащие материалы, имеющие произвольную или строго сферическую форму.
Предпочтительно в качестве щелочного раствора использовать растворы гидроксидов или карбонатов щелочных металлов.
Предпочтительно в качестве сшивающего агента использовать борсодержащие соединения.
Предпочтительно в качестве пластифицирующих добавок использовать жирные кислоты.
Предпочтительно в качестве пластифицирующих добавок использовать соли жирных кислот.
Предпочтительно в качестве пластифицирующих добавок использовать смесь жирных кислот или их солей.
Пример конкретного выполнения
В смеситель дозируют 5000 мл полидиметилсилоксана (с метильными концевыми группами) марки ПМС-10000 и 1000 мл водного раствора гидроксида натрия. Далее полученную смесь нагревают в смесителе до температуры, при которой гидроксид натрия воздействует на молекулы полидиметилсилоксана, разрывая связи кремний-кислород, что приводит к образованию высокомолекулярного силанолята натрия, обладающего меньшей молекулярной массой, чем молекулы исходного полидиметилсилоксана. После завершения процесса реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры. В охлажденную смесь постепенно вводят раствор соляной кислоты, который взаимодействует с непрореагировавшим гидроксидом натрия с образованием воды и хлорида натрия, выпадающего в осадок, а также высокомолекулярным силанолятом натрия, преобразуя его в высокомолекулярный силанол. Реакционная среда после добавления раствора соляной кислоты должна иметь рН 7-8. Полученную смесь вновь нагревают при постоянном перемешивании, затем добавляют в нее 1400 г борной кислоты. Процесс взаимодействия с борной кислотой представляет собой образование связей между длинноцепными молекулами силанола, приводящее к значительному загустеванию смеси. Также на данном этапе путем испарения из реакционной смеси удаляется вода, образовавшаяся в смеси при нейтрализации непрореагировавшего гидроксида натрия. Далее в смесь при нагревании и постоянном перемешивании вносится пластифицирующий агент (0,5 г стеариновой кислоты).
Для создания окрашенной композиции в смесь добавляется 1-2% от общей массы красящего вещества.
Далее в полученную смесь при нагревании и постоянном перемешивании вносится 50 кг кварцевого песка, представляющего собой смесь кварцевых песков с размером частиц 0,01-0,1 мм и 0,2-0,3 мм в соотношении 2:3. Полученная композиция обрабатывается в смесителе для обеспечения равномерного нанесения связующего на поверхность частиц песка.
В качестве основы связующего вещества, покрывающего частицы рассыпчатого материала, используется химически модифицированное, искусственно загущенное силиконовое масло, не содержащее химически агрессивных и раздражающих компонентов, а также каких-либо токсичных веществ. Кроме того, загуститель силиконового масла проявляет свойства антисептика, делая материал неблагоприятной средой для размножения микробов и бактерий.
Рассыпчатый неорганический материал, на поверхность которого наносится связующее вещество при создании пластичной силиконовой композиции, может быть представлен частицами песка, песчаной пыли или стеклянными/силикагелевыми микросферами, а также их различными сочетаниями. Перечисленные материалы являются химически инертными и не представляют никакой опасности для здоровья. Все модифицирующие материал добавки (пластификаторы, красители, ароматизаторы и др.) прошли соответствующую сертификацию на предмет безопасности для здоровья человека.
Нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент, на поверхность которого наносится связующее вещество, может быть представлен частицами песка, песчаной пыли или стеклянными/силикагелевыми микросферами, которые являются химически инертными и не представляют никакой опасности для здоровья человека. Все модифицирующие материал добавки (пластификаторы,
красители, амортизаторы и др.) прошли соответствующую сертификацию на предмет безопасности для здоровья человека.
Основные компоненты композиции подобраны в пропорциях, обеспечивающих оптимальные характеристики продукта: отсутствие липкости, жирности и неприятных запахов, хорошие пластичность, текучесть, адгезия частиц друг к другу и т.д.
1. Пластичная силиконовая композиция с сыпучим наполнителем, предназначенная для лепки и игр, включающая нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент, размер частиц которого равен 0,01-1,0 мм, полидиметилсилоксан, щелочной раствор с рН 12-14, сшивающий агент, пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нетоксичный рассыпчатый минеральный компонент | 81,0-95,995 |
| полидиметилсилоксан | 2,0-15,0 |
| щелочной раствор с рН 12-14 | 1,0-5,0 |
| сшивающий агент | 1,0-3,5 |
| пластификатор | 0,005-1,0. |
2. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве нетоксичного рассыпчатого минерального компонента используют кремнийсодержащие материалы, имеющие произвольную или строго сферическую форму.
3. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щелочного раствора используют растворы гидроксидов или карбонатов щелочных металлов.
4. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего агента используют борсодержащие соединения.
5. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластифицирующих добавок используют жирные кислоты.
6. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластифицирующих добавок используют соли жирных кислот.
7. Пластичная силиконовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластифицирующих добавок используют смесь жирных кислот или их солей.
