Пластичная полимерная композиция для детского творчества
Владельцы патента RU 2637711:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" (ФГУП "НИИСК") (RU)
Изобретение относится к пластичной полимерной композиции для детского творчества и может быть использовано для получения изделий - поделок детского творчества, а также в промышленном дизайне. Пластичная полимерная композиция для детского творчества включает, мас.%: изопреновый каучук 13,0-25,0, сополимер этилена с винилацетатом 1,5-2,8 , парафин 32,0-40,0 , вазелиновое масло в качестве мягчителя 5,5-8,0, наполнитель 32,0-40,0 и при необходимости, краситель 0-0,2. Изобретение позволяет получать биологически инертную нетоксичную пластичную композицию, обладающую высокоэластичными свойствами и высоким сроком сохранения пластичных свойств. 1 табл.
Изобретение относится к области создания пластичной полимерной композиции, предназначенной для получения изделий (поделок) детского творчества - для сенсорного и креативного развития детей дошкольного и младшего школьного возраста, а также разработанная композиция может найти применение в промышленном дизайне для прототипирования различных изделий.
Известна пластичная полимерная композиция (РФ №2252946, приоритет от 25.12.2003, МПК C08L 33/02), используемая в качестве пластилина и включающая следующие ингредиенты (мас.%):
| Полиэтилен низкомолекулярный | 21-22 |
| Мягчитель | 18-19 |
| Парафин | 2-3 |
| Пигмент | 0,05-1,35 |
| Наполнитель - крахмал | остальное |
Недостатками этого известного технического решения являются:
- использование крахмала, который обладает высокой способностью поглощать воду, ввиду чего консистенция пластилина может меняться из-за клейстеризации и желатинизации крахмала под действием воды/влаги (может происходить «зарезинивание» пластичной массы). Кроме того, крахмал служит питательной средой для бактерий и микроорганизмов (в том числе и патогенных), тем самым уменьшая срок службы данной композиции;
- пластилин имеет слабый запах нефтепродуктов;
- длительный процесс получения пластилина (общее время смешения составляет более 5 часов).
Известна пластичная полимерная композиция, используемая в качестве пластилина (РФ №2291776, приоритет от 26.10.2004, МПК В29С 35/08), включающая следующие ингредиенты (мас.%):
| непредельный каучук или смесь непредельных каучуков | 5-80 |
| продукт конденсации пространственно-затрудненного | |
| фенола и производного хинондиоксима | 0,1-10 |
| пластификатор (мягчитель) | 3-15 |
| краситель | 0-5 |
| наполнитель | остальное |
В качестве непредельных каучуков используют изопреновый каучук, синтетический дивиниловый каучук, тройной этиленпропиленовый каучук и т.д. В качестве пластификатора (мягчителя) используют вазелиновое масло, индустриальное масло и другой, в качестве наполнителя - мел, каолин и другой.
Недостатками такой композиции являются:
- низкий срок сохранения пластичных свойств (не более 1,5 месяцев);
- для приобретения высокоэластичных и упругодеформационных свойств необходимость использования процесса отверждения - нагрева или воздействия сверхвысокочастотного излучения;
- использование в качестве отвердителя фенольных соединений, которые при нагревании могут выделять канцерогенные фенольные группы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является пластичная полимерная композиция по изобретению «Отверждаемый пластилин Ключниковых» (РФ №2575652, приоритет от 03.06.2014, МПК В29С 35/08). Композиция включает в себя, мас.%:
| непредельный каучук | 20-50 |
| хиноловый эфир | 0,5-1,0 |
| пластификатор (мягчитель), | |
| например вазелиновое масло | 3-15 |
| при необходимости, краситель | 0-5 |
| пространственно-затрудненный фенол | 0,05-2,0 |
| наполнитель | остальное |
В качестве непредельных каучуков может быть использован, например, синтетический изопреновый каучук. В качестве наполнителя используют мел, каолин и другой. Полученные пластичные материалы обладают свойствами пластилина, пригодны к лепке.
Однако, как указано в патенте, вылепленные изделия способны приобретать высокоэластичные, упругодеформационные свойства только после их отверждения в бытовой СВЧ печи мощностью 500 Вт в течение 20+30 минут или при нагреве в воздушном термостате при 90÷110°С в течение 20÷60 минут. Т.е. для достижения высокоэластичных и упругодеформационных свойств требуется дополнительная стадия отверждения и дополнительное оборудование.
Кроме того, данный материал имеет не достаточно высокий срок стабильности пластичных свойств, т.е. способности к лепке, который составляет всего от 2 до 18 месяцев.
Следует также отметить необходимость использования фенолов, присутствие которых для применения в детском творчестве согласно требованиям СанПиН 2.4.7.007-93 «Производство и реализация игр и игрушек» нежелательно.
Задачей настоящего изобретения является создание биологически инертной нетоксичной пластичной полимерной композиции, обладающей высоким сроком сохранения пластичных свойств и получаемой одностадийным способом.
Поставленная задача достигается тем, что пластичная полимерная композиция для детского творчества, включающая изопреновый каучук, вазелиновое масло в качестве мягчителя, наполнитель и при необходимости краситель, дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом и парафин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Изопреновый каучук | 13,0-25,0 |
| Сополимер этилена с винилацетатом | 1,5-2,8 |
| Парафин | 32,0-40,0 |
| Мягчитель | 5,5-8,0 |
| Наполнитель | 32,0-40,0 |
| Краситель | 0-0,2 |
Сущность изобретения заключается в том, что полимерную композицию получают смешением последовательно введенных ингредиентов в смесительную камеру пластикордера «Brabender» периодического действия с электрическим нагревом. Сначала вводят в смесительную камеру изопреновый каучук с сополимером этилена с винилацетатом и смешивают при температуре 110÷120°С в течение 1-2 мин. Затем, продолжая перемешивание, поочередно вводятся ингредиенты: вазелиновое масло, парафин, наполнитель, краситель. Общее время смешения в смесительной камере всех компонентов составляет 10-15 мин. Далее смесительная камера охлаждается, смесь выгружается и подвергается испытаниям. Для улучшения распределения ингредиентов выгруженная композиция может быть пропущена на вальцах при температуре поверхности валков (50±5)°С.
В качестве изопренового каучука применяют синтетический изопреновый каучук СКИ-3 (ГОСТ 14925-79), синтетический изопреновый каучук СКИ-5ПМ (ТУ 2294-051-168101126-96), предпочтительно использовать 3,4-полиизопрен (ТУ 2294-108-0011963-2006, ФГУП «НИИСК»).
В качестве сополимера этилена с винилацетатом используют, например, Сэвилен 11104-030, Сэвилен 11306-075 (ТУ 6-05-1636-97).
В качестве парафина используют, например, пищевой парафин марки П-2 (ГОСТ 23683-89).
В качестве мягчителя применяют вазелиновое масло (ГОСТ 3164-78).
В качестве наполнителя используют мел, например марки МТД-1 (ТУ 5743-008-05120542-96), или каолин, например марки КР-1 или КР-2 (ГОСТ 19608-84).
В качестве красителя могут быть использованы, например, пигмент оранжевый ж (ТУ 2463-255-05800142-2005), пигмент желтый 2К м.Б (ТУ 2463-354-35800142-2010), лак красный жБ (ГОСТ 8573-77), пигмент желтый 83 м.Б (ТУ 2351-193-05800142-2004), пигмент голубой фталоцианиновый (ГОСТ 6220-76), пигмент зеленый фталоцианиновый «ж» (ТУ 6-14-46-81), лак рубиновый СК м.Б (ГОСТ 7436-74), лак оранжевый м.Б (ГОСТ 1338-78), пигмент красный 5С м.А (ТУ 2463-378-05800142-2012), двуокись титана Р-1 (ГОСТ 9808-84).
Нижеследующие примеры иллюстрируют, но не ограничивают предлагаемое техническое решение. Для удобства рассмотрения все примеры сведены в таблицу.
Полученные в соответствии с примерами 1-4 композиции подвергались испытаниям: определение температуры размягчения и переход материала из пластичного в резиноподобное состояние (ГОСТ 20812-83), определение прочности на разрыв и относительного удлинения при разрыве (ГОСТ 270-75), определение запаха органолептически, соответствие гигиеническим требованиям и показателям нетоксичности, предъявляемым к материалам детского творчества (ГОСТ ИСО 8124-3-2001), биологическая инертность (МУК 4.1/4.3.2038-05).
Как показали проведенные испытания, при нагревании пластичного материала в руках относительное удлинение его повышается более чем в три раза, что достигается без применения процесса отверждения фенольными соединениями. Такие свойства материала позволяют расширить игровые области использования.
Срок сохранения пластических свойств разработанной композиции составляет более 1,5-2 лет. Кроме того, материал обладает возможностью окрашивания как в процессе получения композиции с достижением яркого цвета, так и уже полученного изделия. Композиция практически не имеет запаха, биологически инертна и отвечает гигиеническим требованиям и показателям токсичности, предъявляемым к материалам детского творчества, что подтверждается проведенными санитарно-гигиеническими и токсикологическими исследованиями композиций в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Санкт-Петербург».
Таким образом, разработанная пластичная композиция может использоваться для моделирования и лепки. Материал долго держит форму при комнатной температуре (не растекается), не прилипает к столу, к бумаге, может быть использован многократно для получения различных поделок.
Пластичная полимерная композиция для детского творчества, включающая изопреновый каучук, вазелиновое масло в качестве мягчителя, наполнитель и при необходимости краситель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом и парафин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| изопреновый каучук | 13,0-25,0 |
| сополимер этилена с винилацетатом | 1,5-2,8 |
| парафин | 32,0-40,0 |
| мягчитель | 5,5-8,0 |
| наполнитель | 32,0-40,0 |
| краситель | 0-0,2 |
