專利名稱：：不含硼砂的輕質(zhì)雕塑復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及造型和雕塑復(fù)合物，在更具體的應(yīng)用中，本發(fā)明涉及兒童使用的不含硼砂/硼酸鹽的雕塑復(fù)合物。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及輕質(zhì)雕塑復(fù)合物，其中密度小于1，該復(fù)合物區(qū)別于密度大于1的重質(zhì)復(fù)合物。所述輕質(zhì)復(fù)合物典型地包括非水基復(fù)合物和水基復(fù)合物。非水基輕質(zhì)復(fù)合物包括熱塑性造型組合物和蠟/油基造型組合物。熱塑性造型組合物通常被用于生產(chǎn)汽車工業(yè)中的設(shè)計模型，如美國專利3,607,332號中所描述的。所述造型組合物常常由塑料、礦物、粘合劑、輕質(zhì)填充劑和著色劑組成，其能夠在高于5(TC下進(jìn)行加工。使用這些組合物形成的形狀會變硬，而且隨著環(huán)境溫度的降低會變得更硬。然而，如同在工業(yè)應(yīng)用中所使用的，這些組合物沒有最終的聚集狀態(tài)，不能在室溫下進(jìn)行捏合和/或造型，因此這些組合物不適合作為兒童用的雕塑復(fù)合物?；蛘撸环N蠟/油基輕質(zhì)造型組合物由固體蠟、糊狀蠟、油性基本成分和輕質(zhì)空心微珠填充劑組成。微珠為單一粒度化(monosized)的聚合物粒子，其主要由兩種不同類型的聚合物如具有不同交聯(lián)度的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯(polyacrylics)組成。這些復(fù)合物具有輕質(zhì)特性，能夠在室溫下被捏合和加工。所得的產(chǎn)品適合于兒童使用。水基復(fù)合物通常是可空氣干燥的，并包括作為填充劑的淀粉。然而，這些復(fù)合物因為其差的可塑性和巨大的干燥收縮率，在干燥以后易于破裂、剝落和碎裂。即使在所述復(fù)合物的混合物中加入大比例的填充劑，其在干燥以后仍會因為體積減少而收縮。另外，水基輕質(zhì)復(fù)合物與水溶性樹脂如聚乙烯醇(PVA)和輕質(zhì)填充劑組合。盡管它們具有改良的對于破裂、剝落和碎裂的抵抗性，但是它們在初始時是粘性的且具有低劣的強(qiáng)度、彈性和抗?jié)裥?。而且，這些復(fù)合物通常包含基于硼砂和/或硼酸鹽的組分，所述組分因為具有毒性而不能用在兒童使用的復(fù)合物中。例如，美國專利5,171,766、5,364,892、5,506,280和6，359，057公開了含有硼砂/硼酸鹽組分的組合物，因此不被優(yōu)選供兒童使用。發(fā)明概述在一種形式中，提供了一種造型組合物。所述造型組合物包括反滲透水、聚合物樹脂、油劑、填充劑和氯化鈣。根據(jù)一種形式，所述填充劑為輕質(zhì)填充劑。根據(jù)一種形式，提供了一種造型組合物。所述造型組合物包括3070wt。/。的反滲透水、530wt。/。的聚合物樹脂、545wt。/。的油劑、l25wt。/。的輕質(zhì)填充劑和325wt。/。的氯化鈣。在一種形式中，油劑包括525wt。/。的膠化礦物油。根據(jù)一種形式，油劑還包括020wt。/。的礦物油。在一種形式中，組合物還包括020wt。/。的丙二醇。根據(jù)一種形式，組合物還包括020wt。/。的山梨糖醇。在一種形式中，組合物還包括010wt。/。的丙二醇和010wt。/。的山梨糖醇。根據(jù)一種形式，聚合物樹脂為水基聚合物或共聚物。在一種形式中，水基聚合物或共聚物包括聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸酯類聚合物和共聚多酯中的至少一種。根據(jù)一種形式，輕質(zhì)填充劑包括至少一種包囊的(encapsulated)微球和微珠。在一種形式中，組合物還包括0.011.0wt。/o的防腐劑。根據(jù)一種形式，所述防腐劑選自對羥基苯甲酸酯類系列(parabensseries》在一種形式中，防腐劑包括對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇中的至少一種。根據(jù)對包括附加的權(quán)利要求和附圖的整個說明書的全面閱讀，其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見。優(yōu)選實施方案詳述雖然本發(fā)明容許有許多不同形式的實施方案，如將在此詳細(xì)描述的具體實施方案，但應(yīng)理解本發(fā)明的公開內(nèi)容被認(rèn)為是本發(fā)明原理的范例，且不打算將本發(fā)明限制為所示例的具體實施方案。在一種形式中，兒童使用的造型組合物包括反滲透水、聚合物樹脂、油劑、填充劑和氯化鈣。因為模型組合物包括水和油兩者，因此該組合物為半水基的。該組合物中還可以包括另外的組分如丙二醇、山梨糖醇、顏料、防腐劑和其它組分。在一個優(yōu)選的實施方案中，聚合物樹脂為聚乙烯醇(PVA)，如得自在4wt。/。的溶液中的pH值為57的Celvol系列的那些。在一種形式中，水解度為88.00±2.00mol%，4%溶液的粘度為5.70±1.50cP。在一種形式中，堆密度為0.6~0.7g/ml，熔點(diǎn)范圍為180250'C。在一種優(yōu)選形式中，PVA為高分子量的PVA。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它的聚合物樹脂以及其它形式的PVA。例如，聚合物樹脂可包括其它水溶性聚合物如水基聚氨酯、水基聚環(huán)氧乙垸、水基丙烯酸酯類聚合物或共聚多酯或其它的水溶性聚合物、以及它們的混合物。各種油劑可以用于所述組合物中。例如，可以使用礦物油、膠化礦物油、增濕凝膠及其組合。在一種形式中，粘度在25'C下為10，000200,000cps，而25。C下的比重為0.82±0.03。在一個實施方案中，輕質(zhì)填充劑包括包囊的共聚物或微球。包囊的共聚物或微球，如由AkzoNobel制造的名稱為Expancel⑧的共聚物或微球，是完全不同于空心微珠的材料，每種都具有不同的微觀結(jié)構(gòu)和功能。例如，微球具有密封了氣體的聚合物殼，這完全不同于其它商業(yè)粘土產(chǎn)品中使用的空心微珠。當(dāng)對殼內(nèi)氣體加熱時，內(nèi)部壓力增加，且熱塑性殼變軟，使得微球的體積顯著增加。當(dāng)微球完全膨脹時，其體積能夠增加到原始體積的超過40倍。然而，微珠為單一粒度化的聚合物粒子，其主要由兩種不同類型的聚合物如具有不同交聯(lián)度的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯組成。所述聚合物粒子具有標(biāo)準(zhǔn)的球形、高度單一的粒度，并在寬的粒度范圍如0.5500微米內(nèi)制造?？杀皇褂玫囊环N合適形式的微球或包囊的共聚物為EXPANCELDE(AkzoNobel)產(chǎn)品的密度范圍為2070KG/m3的系列產(chǎn)品，如EXPANCEL051、EXPANCEL091、EXPANCEL461、EXPANCEL551等。另外，其它合適的形式包括Phenoset⑧微球或Minoset⑥微球。合適的輕質(zhì)微球的另一個例子包括由皮爾斯和史蒂文斯(PierceandStevens)制造的DUALITE⑧膨脹球，其由充滿氣體的、柔性的、超低密度的、熱塑性空心微球芯組成。通常，這種形式的微球在其表面涂覆有碳酸鈣。另外，可以使用輕質(zhì)填充劑如煤胞。煤胞為主要由二氧化硅(如合成的沉淀二氧化硅)和氧化鋁組成的小的、輕質(zhì)的、惰性的空心微球，并充滿低壓氣體。其它的輕質(zhì)填充劑還可包括可膨脹的塑性粉末，如可膨脹的熱塑性粉末和可膨脹的熱固性塑性粉末。可膨脹的熱塑性粉末包括可膨脹的聚苯乙烯粉末、可膨脹的聚乙烯粉末、可膨脹的聚丙烯粉末等。可膨脹的熱固性塑性粉末是指可膨脹的聚氨酯塑性粉末等。此外，所述組合物可包括另外的組分如氯化鈣、丙二醇、山梨糖醇和本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的類似材料。另外，所述組合物可包括著色劑或顏料，所述顏料包括常規(guī)顏料、氖(neon)顏料、珠光顏料(pearlpigment)及其混合物。例如，常規(guī)顏料包括群青色、FD&C黃5號鋁色淀、FD&C紅40號鋁色淀、FD&C黃6號鋁色淀、FD&C藍(lán)1號鋁色淀、二氧化鈦、D&C紅7號鈣色淀、TG-601金、K-100黑或它們的共混物。常規(guī)顏料的含量范圍為0.15wt%。在一個實施方案中，理想的范圍為0.33wt%。氖顏料包括顏料如純熒光紅3號(SterlingFlorescentRed3)、純熒光藍(lán)60號(SterlingFlorescentBlue60)、純熒光黃27號(SterlingFlorescentYellow27)、純熒光深品紅21號(SterlingFlorescentStrongMagenta21)、純熒光橙5號(SterlingFlorescentOrange5)、純熒光綠8號(SterlingFlorescentGreen8)或它們的共混物，其含量為0.13wt%，優(yōu)選0.52wt%。珠光顏料包括5500天美加(Timica)閃光銀(5500Timicasilversparkle)、1500天美加超亮(1500Timicaextrabright)、IIOA天美加珍珠白(110ATimicapearlwhite)、以及它們與常規(guī)顏料或氖顏料的共混物等。其含量范圍為520wt%。優(yōu)選范圍為1015wt%。pH值為310的防腐劑適合于本發(fā)明。在下面的實施例中使用的防腐劑為對羥基苯甲酸酯(paraben)系列，如對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇。下表1中顯示了一種形式的造型組合物，實施例l。實施例1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1中所示，造型組合物包括反滲透水(3070wt%)、膠化礦物油(525wt。/。)、礦物油(020wt%)、聚合物樹脂(530wt%)、輕質(zhì)填充劑(125wt%)、氯化鈣(325wt。/o)和防腐劑(0.11.0wt。/cO。一種形式的造型組合物包括反滲透水(5065wt%)、膠化礦物油(820wt%)、礦物油(310wt°/。)、聚合物樹脂(1525wt%)、輕質(zhì)填充劑(320wt%)、氯化f丐(520wt。/o)和防腐劑(0.050.5wt%)。下表2中顯示了造型組合物的另一個例子。實施例2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表2中所示，造型組合物包括反滲透水(3070wt%)、膠化礦物油(525wt°/。)、丙二醇(020wt%)、聚合物樹脂(530wt%)、輕質(zhì)填充劑(125wt%)、氯化鈣(325wt。/o)和防腐劑(0.11.0wt。/。)。在一種形式中，造型組合物包括反滲透水(5065wt°/。)、膠化礦物油(820wt%)、丙二醇(310wt%)、聚合物樹脂(1525wt%)、輕質(zhì)填充劑(320wt%)、氯化鈣(520wt。/。)和防腐劑(0.050.5wt°/0)。造型組合物的還一個例子顯示于下表3中。實施例3表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如表3中所示，造型組合物包括反滲透水(3070wt%)、膠化礦物油(525wt。/。)、山梨糖醇(020wt%)、聚合物樹脂(530wt%)、輕質(zhì)填充劑(125wt%)、氯化鈣(325wt。/。)和防腐劑(0.11.0wt%)。在一種形式中，造型組合物包括反滲透水(5065wt%)、膠化礦物油(820wt%)、山梨糖醇(310wt%)、聚合物樹脂(1525wt%)、輕質(zhì)填充劑(320wt%)、氯化鈣(520wt。/。)和防腐劑(0.050.5wt%)。造型組合物的還一個例子顯示在下表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表4中所示，造型組合物包括反滲透水(3070wt%)、膠化礦物油(525wt。/。)、丙二醇(010wt%)、山梨糖醇(010wt%)、聚合物樹脂(530wt。/。)、輕質(zhì)填充劑(125wt%)、氯化鈣(325wt。/。)和防腐劑(0.11.0wt。/。)。在一種形式中，造型組合物包括反滲透水(5065wt%)、膠化礦物油(820wt%)、丙二醇(36wt%)、山梨糖醇(36wt%)、聚合物樹脂(1525wt%)、輕質(zhì)填充劑(320wt%)、氯化鈣(520wt。/。)和防腐劑(0.050.5wt%)。造型組合物的還一個例子顯示于下表5中。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如表5中所示，造型組合物包括反滲透水(3070wt%)、膠化礦物油(525wt。/c0、礦物油(020wt%)、聚合物樹脂(530wt%)、輕質(zhì)填充劑(125wt%)、氯化鈣(325wt%)、丙二醇(010wt%)、山梨糖醇(010wt。/。)、和防腐劑(0.11.0wt%)。在一種形式中，造型組合物包括反滲透水(5065wt%)、膠化礦物油(820wt%)、礦物油(310wt%)、聚合物樹脂(1525wt%)、輕質(zhì)填充劑(320wt%)、氯化鈣(520wt%)、丙二醇(36wt%)、山梨糖醇(36wt%)、和防腐劑(0.050.5wt%)。制備造型組合物的方法的一種實施方案概述如下。將高分子量的PVA置入含有水的容器中，以中速攪拌1030分鐘以分散PVA。在連續(xù)攪拌下，將混合物加熱至709(TC,并保持12小時直至PVA完全溶解。然后將混合物冷卻。接著將冷卻的混合物置入下一個混合器中，并添加剩余的成分。在一種形式中，這些成分可包括并按以下順序添加山梨糖醇、丙二醇、著色劑、油劑和膠化的油劑如膠化礦物油、防腐劑、氯化鈣、以及最后的任意微球等。應(yīng)當(dāng)將所得的混合物在低速下攪拌2050分鐘，直至組合物均勻。在一種形式中，造型組合物對冷凍有優(yōu)良的抵抗性，在-20'C能經(jīng)受至少72小時，在-104(TC的熱循環(huán)試驗下，能經(jīng)受至少七天。此外，在一種形式中，造型組合物對于60'C下的老化試驗?zāi)芙?jīng)受至少十天。盡管本發(fā)明在此通過具體的實施例和實施方案進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它的實施例和實施方案也是可以預(yù)期的。權(quán)利要求1.一種造型組合物，其包括反滲透水、聚合物樹脂、油劑、填充劑和氯化鈣。2.如權(quán)利要求l所述的造型組合物，其中所述填充劑為輕質(zhì)填充劑。3.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，其中所述聚合物樹脂為水基聚合物或共聚物。4.如權(quán)利要求3所述的造型組合物，其中所述水基聚合物或共聚物包括如下物質(zhì)中的至少一種聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸酯類聚合物和共聚多酯。5.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，還包括丙二醇。6.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，還包括山梨糖醇。7.如權(quán)利要求I或2所述的造型組合物，還包括丙二醇和山梨糖醇。8.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，其中所述輕質(zhì)填充劑包括包囊的微球和微珠中的至少一種。9.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，還包括顏料和防腐劑。10.如權(quán)利要求9所述的造型組合物，其中所述防腐劑選自對羥基苯甲酸酯類系列。11.如權(quán)利要求IO所述的造型組合物，其中所述防腐劑包括如下物質(zhì)中的至少一種對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇。12.—種造型組合物，其包括3070wt。/。的反滲透水；530wt。/。的聚合物樹脂；545wt。/。的油劑；125wt。/。的輕質(zhì)填充劑；和325wt。/。的氯化鈣。13.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，其中所述油劑包括525wt。/。的膠化礦物油。14.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，其中所述油劑還包括020wty。的礦物油。15.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，還包括020wt。/。的丙二醇。16.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，還包括020wt。/。的山梨糖醇。17.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，還包括010wt。/。的丙二醇和010wt。/。的山梨糖醇。18.如權(quán)利要求12所述的造型組合物，其中所述聚合物樹脂為水基聚合物或共聚物。19.如權(quán)利要求18所述的造型組合物，其中所述水基聚合物或共聚物包括如下物質(zhì)中的至少一種聚乙烯醇、水基聚氨酯、水基丙烯酸酯類聚合物和共聚多酯。20.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，其中所述輕質(zhì)填充劑包括包囊的微球和微珠中的至少一種。21.如權(quán)利要求1或2所述的造型組合物，還包括0.0I1.0wt%的防腐劑。22.如權(quán)利要求9所述的造型組合物，其中所述防腐劑選自對羥基苯甲酸酯類系列。23.如權(quán)利要求IO所述的造型組合物，其中所述防腐劑包括如下物質(zhì)中的至少一種對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸乙酯和苯氧乙醇。全文摘要本發(fā)明提供了一種造型組合物。所述造型組合物為半水基的，因為其包括水和油劑兩者。在一個實施方案中，造型組合物包括反滲透水、聚合物樹脂、油劑、填充劑和氯化鈣。在組合物中可還包括另外的組分，如丙二醇、山梨糖醇、顏料、防腐劑和其它組分。文檔編號C08K13/04GK101307167SQ20081009906公開日2008年11月19日申請日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者李德佳,王惠民申請人:麗安(工業(yè))有限公司