Составы для лепки, способы их получения и применения

Составы для лепки, способы их получения и применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

[001] Настоящая заявка испрашивает преимущество и приоритет патентной заявки Соединенных Штатов Америки, имеющей серийный номер 13/446,413, поданной 13 апреля 2012 г., и патентной заявки Соединенных Штатов Америки, [имеющей] серийный номер ХХ/ХХХ.ХХХ, поданной 12 апреля 2013 г., озаглавленной "Составы для лепки и способы их изготовления и применения", номер патентного поверенного 117000-010301/CIP. Содержимое каждой из заявок полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.

Предшествующий уровень техники

1. Область изобретения:

[002] Данное патентное описание относится к композициям, к способам изготовления и способам применения смесей для лепки. Более конкретно, данное патентное описание относится к композициям, способам получения и способам применения содержащих микросферы композиций для лепки на основе крахмала.

2. Предшествующий уровень техники:

[003] Масса для лепки на основе крахмала и воды имеет некоторые неудобства для ее использования детьми и художниками. Паста на основе крахмала и воды, как правило, проявляет плохую пластичность и претерпевает существенную усадку, будучи подвергнута сушке. Другими недостатками являются плохая экструдируемость, ограничивающая использование экструзионного устройства и [разнообразие] форм, которые могут быть созданы.

Краткое описание изобретения

[004] Аспекты настоящего описания относятся к композициям, включающим связующее на основе крахмала, воду, ингибитор ретроградации и микросферы.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, композиция для лепки может дополнительно включать поверхностно-активное вещество. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, композиция для лепки может дополнительно включать смазывающее вещество, соль и консервант.

[005] В соответствии с некоторыми аспектами описания, композиция для лепки может включать от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % и более воды, от примерно 20 масс. % и более до примерно 40 масс. % и более связующего на основе крахмала, от примерно 2,0 масс. % до примерно 5,0 масс. % и более смазывающего вещества, от примерно 0,5 масс. % и более до примерно 4,0 масс. % и более поверхностно-активного вещества, от примерно 5 масс. % и более до примерно 20% масс. % и более соли, от примерно 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта, от примерно 0,5 масс. % и более до примерно 5 масс. % ингибитора ретроградации, от 0 масс. % до примерно 1 масс. % отвердителя, от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер, от 0 масс. % до примерно 10 масс. %о увлажнителя, от 0 масс. % до примерно 0,5 масс. % ароматизатора, и от примерно 0 масс. % до примерно 5 масс. % красителя.

[006] В других аспектах настоящего описания композиция для лепки может включать от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % воды, от примерно 20 масс. % до примерно 40 масс. % связующего на основе крахмала, от примерно 2,0 масс. % и более до примерно 8,0 масс. % и более смазывающего вещества, от примерно 0,5 масс. % до примерно 4,0 масс. % и более поверхностно-активного вещества, от примерно 5 масс. % до примерно 20 масс. % соли, от примерно 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта, от примерно 0,5 масс. % до примерно 10 масс. % ингибитора ретроградации, от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер, от примерно 0,5 масс. % до примерно 8 масс. % полимеров винилпирролидона, от 0 масс. % до примерно 15 масс. % полиолов, от 0 масс. % до примерно 1 масс. % отвердителя, от 0 масс. % до примерно 0,5 масс. % ароматизатора и от 0 масс. % до примерно 5 масс. % красителя.

[007] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, микросферы могут быть выбраны из группы, состоящей из предварительно вспененных микросфер, стеклянных микросфер или любой их комбинации. Микросферы могут представлять собой полые микросферы, твердые микросферы или любую их комбинацию. Микросферы могут иметь размер в диапазоне от примерно 20 микрон до примерно 130 микрон.

[008] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, связующее на основе крахмала может включать желатинизированный крахмал. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, связующее на основе крахмала может быть выбрано из группы, состоящей из пшеничной муки, ржаной муки, рисовой муки, тапиоковой муки или любой их комбинации.

[009] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, соль может быть выбрана из группы, состоящей из натрия хлорида, кальция хлорида, калия хлорида или любой их комбинации.

[010] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, смазывающее вещество может быть выбрано из группы, состоящей из минерального масла, растительного масла, растительного жира, триглицеридов или любой их комбинации.

[011] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, ингибитор ретроградации может включать амилопектин. Например, ингибитор ретроградации может быть выбран из группы, состоящей из одного или более из: восковидного кукурузного крахмала, восковидного рисового крахмала, восковидного картофельного крахмала или любой их комбинации. В соответствии с некоторыми воплощениями, ингибитор ретроградации может быть поперечно-сшитым крахмалом, модифицированным крахмалом, модифицированным поперечно-сшитым крахмалом или любой их комбинацией. Например, ингибитор ретроградации может быть поперечно-сшитым восковидным кукурузным крахмалом, модифицированным восковидным кукурузным крахмалом, модифицированным поперечно-сшитым восковидным кукурузным крахмалом или любой их комбинацией. В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция для лепки может включать до 8 масс. % ингибитора ретроградации, такого как поперечно-сшитый крахмал, модифицированный крахмал, модифицированный поперечно-сшитый крахмал.

[012] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, поверхностно-активное вещество может быть выбрано из группы, состоящей из одного из сложных полиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты, сложных полиэтиленгликолевых эфиров стеариновой кислоты, сложных полиэтиленгликолевых эфиров пальмитиновой кислоты, сложных полиэтиленгликолевых эфиров лауриновой кислоты, этоксилированных спиртов, блок-сополимера этиленоксида, блок-сополимера пропиленоксида, блок-сополимеров этилен- и пропиленоксидов, или любой их комбинации.

[013] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, консервант выбран из группы, состоящей из кальция пропионата, натрия бензоата, калия сорбата, метилпарабена, этилпарабена, бутилпарабена или любой их комбинации.

[014] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, отвердитель может быть выбран из группы, состоящей из сульфата алюминия-натрия, сульфата алюминия-калия, сульфата алюминия-аммония, сульфата алюминия, сульфата железа (III)-аммония или любой их комбинации.

[015] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, подкислитель может быть выбран из группы, состоящей из лимонной кислоты, квасцов, дигидрогенсульфата калия или любой их комбинации.

[016] Аспекты настоящего описания относятся к способу получения композиции для лепки на основе крахмала. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, способ включает обеспечение смесителя, добавление в смеситель и перемешивание от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % воды, от примерно 20 масс. % и более до примерно 40 масс. % и более связующего на основе крахмала, от примерно 2,0 масс. % до примерно 5,0 масс. % и более смазывающего вещества, от примерно 0,5 масс. % и более до примерно 4,0 масс. % и более поверхностно-активного вещества, от примерно 5 масс. % до примерно 20 масс. % соли, от примерно 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта, от примерно 0,5 масс. % и более до примерно 5 масс. % ингибитора ретроградации, от 0 масс. % и более до примерно 1 масс. % отвердителя, от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер, от 0 масс. % до примерно 10 масс. % увлажнителя, от 0 масс. % до примерно 0,5 масс. % ароматизатора, и от 0 масс. % до примерно 5 масс. % красителя.

[017] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, ингредиенты могут быть перемешаны таким образом, чтобы получить первую смесь, перед добавлением воды, и вода может быть нагрета перед ее добавлением к первой смеси.

[018] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, способ включает в себя обеспечение смесителя, добавление в смеситель следующих ингредиентов и перемешивание: от примерно 20 масс. % до примерно 40 масс. % связующего на основе крахмала, от примерно 5 масс. % до примерно 20 масс. % соли, от примерно 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта, от примерно 0,5 масс. % до примерно 8 масс. % ингибитора ретроградации, от 0 масс. % до примерно 1 масс. % отвердителя, добавление следующих ингредиентов и перемешивание: от примерно 2,0 масс. % до примерно 8,0 масс. % смазывающего вещества, от примерно 0,5 масс. % до примерно 4,0 масс. % и более поверхностно-активного вещества, добавление следующих ингредиентов и перемешивание: от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % воды, от примерно 0.15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер, добавление от 0 масс. % до примерно 15 масс. % полиолов и перемешивание; и, необязательно, добавление от 0 масс. % до примерно 0,5 масс. % ароматизатора и от 0 масс. % до примерно 5 масс. % красителя, и перемешивание с образованием смеси для лепки на основе крахмала.

[019] Дальнейшие признаки и преимущества станут более очевидны из последующего подробного описания, где они взяты в связи с сопроводительными фигурами.

Краткое описание графических материалов

[020] Настоящее изобретение далее раскрыто в подробном описании, следующем ниже, и ссылается на указанную совокупность фигур путем неограничивающих примеров или примеров осуществления изобретения, где

[021] Фиг. 1 показывает кривую вязкости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

[022] Фиг. 2 показывает кривую вязкости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и

[023] Фиг. 3 показывает объекты, отлитые в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

[024] Фиг. 4A, 4B, 4C и 4D показывают взаимосвязь между количеством глицерина, присутствующего в смеси для лепки в соответствии с одним из воплощений изобретения, и усадкой смеси для лепки в [обычных] условиях внешней среды (■), при 120°F (▲) или при 40% относительной влажности (◊). Фиг. 4A показывает усадку смеси для лепки в отсутствие глицерина как функцию времени (в днях). Фиг. 4B показывает усадку смеси для лепки в присутствии 5% глицерина как функцию времени (в днях). Фиг. 4C показывает усадку смеси для лепки в присутствии 10% глицерина как функцию времени (в днях). Фиг. 4D показывает усадку смеси для лепки в присутствии 15% глицерина как функцию времени (в днях).

[025] Фиг. 5A, 5B и 5C показывают создание скульптуры на подставке с использованием смеси для лепки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 5A показывает украшенную узором подставку в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 5B показывает украшенную узором подставку после нанесения смеси для лепки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 5C показывает создание скульптуры на подставке с использованием смеси для лепки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

[026] Фиг. 6A, 6B и 6C показывают создание скульптуры с использованием смеси для лепки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 6A показывает различные части разобранного скворечника, предназначенные для сборки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 6B показывает скворечник, собранный с использованием смеси для лепки в соответствии с некоторыми воплощениями. Фиг. 6C показывает скворечник, украшенный с использованием смеси для лепки в соответствии с некоторыми воплощениями.

[027] Фиг. 7 показывает вязкость (Eta) как функцию от скорости сдвига (D) и сдвиговый стресс (Tau) как функцию от скорости сдвига (D).

[028] В то время как вышеуказанные фигуры объясняют раскрытые в настоящем описании варианты осуществления изобретения, предполагаются также другие варианты осуществления изобретения contemplated, как отмечено в «Обсуждении». Данное описание представляет, путем представления (без ограничения), иллюстративные варианты осуществления изобретения. Лицом, квалифицированным в данной области, может быть разработано множество других модификаций, попадающих [входящих] в объем и дух [замысел] принципов раскрытых здесь вариантов осуществления.

Подробное описание изобретения

[029] Последующее описание приводит лишь примеры вариантов осуществления настоящего изобретения, и не предназначено для ограничения объема, применимости или конфигурации описания. Напротив, последующее описание примеров осуществления изобретения снабдит лицо, квалифицированному в данной области, описанием, позволяющим ему воплотить один или более вариант осуществления изобретения. Следует понимать, что в конструкцию элементов могут быть внесены различные изменения без отступления от замысла и объема изобретения, как оно изложено в прилагаемой формуле изобретения.

[030] В настоящем описании приводятся конкретные детали для обеспечения понимания вариантов его осуществления. Однако лицу, обладающему обычными познаниями в данной области, будет понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть практически реализованы без этих конкретных деталей. Например, системы, процессы и другие элементы изобретения могут быть представлены как компоненты блок-схемы, созданной для того, чтобы не затруднять понимание изобретения несущественными деталями. В иных случаях хорошо известные процессы, структуры и техники могут быть показаны без несущественных деталей, чтобы избежать неясности в [понимании] вариантов осуществления изобретения. Далее номера ссылок и обозначения на различных фигурах указаны как элементы.

[031] Также следует отметить, что индивидуальные варианты осуществления изобретения могут быть описаны как процесс, изображаемый в виде блок-схемы, функциональной диаграммы, диаграммы потока данных, структурной диаграммы или блок-диаграммы. Хотя блок-схема может описать операции как последовательный процесс, многие операции могут быть выполнены параллельно или конкурентно. Вдобавок может быть изменен порядок операций. Процесс может быть завершен, если выполнены его операции, но может иметь дополнительные этапы, не обсужденные и не включенные в фигуру. Более того, не все операции в каждом конкретно описанном процессе могут иметь место во всех вариантах осуществления изобретения. Процесс может соответствовать способу, функции, процедуре, подпрограмме, и т.д. Если процесс соответствует функции, его окончание соответствует возвращению функции к вызывающей функции или к основной функции.

[032] Более того, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены, по крайней мере частично, как вручную, так и автоматически. Ручное или автоматическое выполнение может осуществляться, по крайней мере частично, с использованием машин, оборудования, программного обеспечения, встроенных программных средств, межплатформенного программного обеспечения, микрокода, языков описания аппаратных средств или любой их комбинации. Если осуществления происходит с помощью программных средств, встроенных программных средств, межплатформенного программного обеспечения или микрокода, программный код или сегменты кода для выполнения необходимых задач могут храниться на машиночитаемом носителе информации. Необходимые задачи могут быть выполнены с помощью процессора.

[033] Аспекты настоящего описания относятся к смесям для лепки на основе крахмала и к способам получения композиции для лепки на основе крахмала. Другие аспекты настоящего описания относятся к способам применения композиции для лепки. Как используются здесь, термины "смесь для лепки" и "масса для лепки" используются взаимозаменяемо.

[034] Крахмал или связующее на основе крахмала, определяющие матрицу смеси для лепки, могут быть выбраны, например, из пшеничной муки, ржаной муки, рисовой муки, тапиоковой муки и т.п. и их комбинаций. Крахмал представляет собой первичный носитель энергии в зернах злаковых. Крахмалы образованы, главным образом, амилозой, сравнительно низкомолекулярным неразветвленным углеводом, и/или амилопектином, разветвленным углеводом, имеющим гораздо больший молекулярный вес и, в растворе, большую вязкость. Например, пшеничный крахмал содержит примерно 25% амилозы и примерно 75% амилопектина, а тапиоковый крахмал содержит примерно 17% амилозы и примерно 83% амилопектина. (Проценты здесь обозначают масс. %, если не указано иное). Восковидные крахмалы содержат по меньшей мере примерно 90% амилопектина. Восковидный кукурузный крахмал, например, содержит менее 1% амилозы и более 99% амилопектина.

[035] Амилоза и амилопектин в природе не существуют в свободном виде, а существуют лишь как компоненты дискретных полукристаллических агрегатов, называемых гранулами крахмала. Это кристаллические области, которые сообщают гранулам крахмала их структуру и улучшают идентификацию необработанного крахмала.

[036] Наличие множества гидроксильных групп в крахмале делает возможным гидратацию крахмала путем образования водородных связей. Например, высокоамилозный крахмал может быть желатинизирован с помощью обработки струей пара при 140°C. Процесс гидратации при нагревании приводит к изменениям в структуре гранул крахмала. Молекулярные взаимодействия «крахмал-крахмал» разрушаются и заменяются взаимодействиями «крахмал-вода». При нагревании водной дисперсии крахмала происходит желатинизация, при которой кристаллическая структура гранул крахмала разрушается, гранулы крахмала абсорбируют воду и гидратируются, и образуется вязкий гидроколлоидный раствор. В соответствии с используемым здесь, термин "желатинизация" относится к разрушению молекулярных связей в грануле крахмала, проявляющемуся в набухании гранул, расплавлении мелких кристаллов, исчезновении двойного лучепреломления и солюбилизации крахмала. Желатинизация крахмала в целом относится к процессам, которые разрушают ассоциаты молекул в крахмале при нагревании и в присутствии воды. Абсорбция воды, которая действует как пластификатор, и образование водородных связей с молекулами воды уменьшает число и размер кристаллических областей в гранулах крахмала.

[037] В некоторых вариантах осуществления изобретения масса для лепки на основе крахмала включает желатинизированный крахмал. Существует потребность в смесях для лепки на основе крахмала, имеющих мягкую, гибкую консистенцию, низкую вязкость, не поддающихся ретроградации и отвердению с течением времени.

[038] Фракции амилозы в результате охлажжения образуют кристаллические агрегаты за счет образования водородных связей или ретроградации. Ретроградация представляет собой процесс, включающий реассоциацию молекул крахмала, которая происходит после того, как свежеприготовленный гель крахмала охлаждают. В процессе ретроградации между линейными сегментами амилозы образуются стабильные водородные связи, что приводя к образованию агрегата или гелевого «каркаса», которые могут зависеть от концентрации амилозы в продукте.

[039] Амилопектиновый крахмал, как известно, устойчив к ретроградации. Однако при смешивании амилопектина с водой и нагревании он имеет тенденцию образовывать «пасту», имеющую клейкую консистенцию, вместо мягкого геля, что является желательным для смеси для лепки. Клейкая консистенция смеси для лепки может делать ее для пользователя неприятной в эксплуатации, поскольку смесь, скорее всего, будет прилипать к рукам, форме, игрушкам, фурнитуре и ковровым покрытиям. При этом в некоторых вариантах осуществления изобретения композиция смеси для лепки разработана таким образом, чтобы прилипать к субстрату, позволяя создавать скульптуры.

[040] Процессы желатинизации и ретроградации воздействуют на характеристики содержащих крахмал продуктов, таких как смеси для лепки на основе крахмала. В процессе приготовления смесей для лепки на основе крахмала происходит желатинизация, образуя смеси для лепки, мягкие и легко поддающиеся манипулированию и формованию из-за их мягкой консистенции и низкой вязкости. Однако ретроградация начинает развиваться вскоре после производства смеси, и обычно существенно усиливается всего за 48 часов. Ретроградация приводит к существенному отвердению смесей для лепки на основе крахмала и увеличивает их вязкость. Отвердение и увеличение вязкости смесей для лепки являются нежелательными, поскольку затвердевшую смесь намного сложнее (особенно маленьким детям) обрабатывать и придавать ей форму.

[041] Соответственно, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к смеси для лепки на основе крахмала, которая является мягкой, гибкой, экструдируемой, имеет низкую вязкость и не является липкой. В то же время, другие аспекты настоящего изобретения относятся к смеси для лепки на основе крахмала, которая является мягкой, гибкой, легко экструдируемой, имеет низкую вязкость и обладает адгезивными свойствами.

[042] В некоторых вариантах осуществления изобретения смесь для лепки может включать от примерно 20 масс. % до примерно 50 масс. % связующего на основе крахмала. В некоторых вариантах осуществления изобретения связующее на основе крахмала содержит желатинизированный крахмал. Например, связующее на основе крахмала может включать крахмал, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 75% или по меньшей мере на 95% представляющий собой желатинизированный крахмал.

[043] В некоторых вариантах осуществления изобретения смесь для лепки на основе крахмала включает ингибитор ретроградации. Например, смесь для лепки может включать до 5 масс. % или до 10 масс. % ингибитора ретроградации. В некоторых вариантах осуществления изобретения смесь для лепки на основе крахмала включает от 0,5 масс. % до 7,5 масс. % ингибитора ретроградации. Ингибитор ретроградации может включать амилопектин. Ингибитор ретроградации может включать восковидный крахмал. Например, ингибитор ретроградации может быть выбран из восковидного кукурузного крахмала, восковидного рисового крахмала, восковидного картофельного крахмала, поперечно-сшитого крахмала, модифицированного крахмала и их комбинаций. В некоторых воплощениях ингибитор ретроградации может включать до 8 масс. % поперечно-сшитого кукурузного крахмала или модифицированного поперечно-сшитого кукурузного крахмала. Может использоваться любой поперечно-сшитый крахмал, который способен улучшать связывание, который не гидролизуется при низких значениях pH (т.е. при pH ниже 4) и который имеет стабильную вязкость при повышенных температурах (например, при температуре от 70°C до 80°C). Например, ингибитор ретроградации может включать поперечно-сшитый восковидный кукурузный крахмал, стабилизированный и поперечно-сшитый восковидный кукурузный крахмал, стабилизированный и низко- или умеренно поперечно-сшитый восковидный кукурузный крахмал, стабилизированный и восковидный кукурузный крахмал с высокой степенью поперечной сшивки или их комбинацию. Лицу, квалифицированному в данной области, будет понятно, что добавление поперечно-сшитого крахмала может улучшить связывание с образованием гомогенной массы [пасты], обеспечить загустение, стабильную вязкость при низких значениях pH и в условиях усиленного нагревания, высокую устойчивость к сдвигу, усилить стабильность смеси для лепки. В связи с этим, смесь для лепки может обладать улучшенной консистенцией. В некоторых вариантах осуществления изобретения ингибитор ретроградации может включать восковидный кукурузный крахмал, восковидный рисовый крахмал, восковидный картофельный крахмал, поперечно-сшитый крахмал, поперечно-сшитый восковидный кукурузный крахмал, стабилизированный и поперечно-сшитый восковидный кукурузный крахмал, стабилизированный восковидный кукурузный крахмал с высокой степенью сшивки, амилопектин или их комбинацию.

[044] В целом, высыхающие на воздухе смеси для лепки на основе крахмала имеют тенденцию растрескиваться, расслаиваться, крошиться и давать усадку при высушивании. Поскольку содержание воды в массе для лепки на «влажной» стадии сравнительно высоко, потеря воды при высушивании приводит к соответствующему уменьшению объема конечной вылепленной работы. Вдобавок, так как влажные смеси для лепки на основе крахмала имеют относительно низкую пластичность и высокие реологические показатели, пользователям может быть тяжело экструдировать их, и это может ограничить пользователей в диапазоне создаваемых конструкций и форм.

[045] Аспекты настоящего описания относятся к смеси для лепки на основе крахмала, которые имеют высокую степень гибкости, эластичности и экструдируемости, будучи увлажненными, и низкую тенденцию к растрескиванию и ограниченный объем усадки после высушивания. Такие смеси для лепки могут использоваться, в общем случае, маленькими детьми или художниками. В некоторых вариантах осуществления смесь для лепки, раскрытая здесь, может применяться с использованием экструзионной аппаратуры для получения множества форм, изделий или скульптур, таких как конструкции на подставке.

[046] Как он используется здесь, термин "вязкость" относится к измерению внутреннего трения жидкости, т.е. когда слой жидкости является подвижным относительно другого слоя. Чем больше трение, тем больше сила, необходимая для того, чтобы вызвать такое движение, также обозначаемое здесь как сдвиг. Сдвиг происходит, когда жидкость физически приводится в движение путем переливания, растекания, перемешивания, и т.д. В общем случае, вязкость пропорциональна силе, необходимой для того, чтобы заставить вещество течь.

[047] Должно быть понятно, что раскрытые здесь смеси для лепки могут обладать псевдопластическими свойствами. Как таковые смеси для лепки, описанные здесь, могут обладать способностью изменять кажущуюся вязкость при изменении скорости сдвига. Например, вязкость описанной здесь смеси для лепки может увеличиваться при уменьшении скорости сдвига, и наоборот.

[048] Также следует понимать, что смеси для лепки, описанные здесь, могут быть тиксотропными, такими, что вязкость смеси для лепки может уменьшаться при постоянной скорости сдвига.

[049] Реологические свойства смесей для лепки могут быть достигнуты за счет варьирования по отношению друг к другу связующего на основе крахмала, наполнителя, ингибитора ретроградации, поверхностно-активного вещества, воды и других компонентов или добавок, а также варьирования их относительной доли. Желаемые реологические свойства смесей для лепки включают, в числе прочего, гибкость, экструдируемость и пониженную вязкость. Например, содержание воды и температура при получении могут оказывать значительное воздействие на вязкость смеси для лепки. Добавление микросфер, ингибитора ретроградации, поверхностно-активного вещества и любых комбинаций любых вышеупомянутых [ингредиентов] также может оказывать значительное действие на вязкость и экструдируемость смеси для лепки.

[050] Дополнительные желательные свойства смесей для лепки включают, например (не ограничиваясь ими), постоянство окраски, продолжительный срок использования и стабильность при хранении.

Микросферы:

[051] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, смесь для лепки включает микросферы. Микросферы могут быть твердыми или полыми. Например, смесь для лепки включает полые микросферы, которые могут быть диспергированы в качестве наполнителя в смеси, содержащей в качестве матрицы крахмал. В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция для лепки включает от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер. Как он используется здесь, термин "микросфера" относится к нетоксичным частицам, имеющим сферическую или в целом сферическую форму, с диаметром в диапазоне от примерно 1 микрона до примерно 100 микрон, или от примерно 1 до примерно 500 микрон, или от примерно 1 до примерно 1,000 микрон. В некоторых вариантах осуществления изобретения микросферы, используемые в композиции, имеют размер частиц в диапазоне от примерно 30 до примерно 60, от примерно 30 до примерно 100, от примерно 30 до примерно 150, от примерно 90 микрон до примерно 130 микрон. В зависимости от желаемой консистенции смеси для лепки, могут использоваться и могут быть желательны микросферы большего диаметра.

[052] Примеры микросфер включают, без ограничения ими, керамические микросферы, алюмосиликатные микросферы, пластиковые микросферы, стеклянные микросферы и их комбинации. Примеры стеклянных микросфер включают микросферы, изготовленные из натриево-кальциевого боросиликатного стекла и т.п.(такие микросферы, как Scotchlite™ типа K или S, например K-25, изготавливаемые корпорацией 3M Corporation). Примеры керамических микросфер могут включать зольные микросферы и т.п., такие как Zeosphere^® от корпорации 3M Corporation. Примеры термопластичных микросфер включают микросферы от Akzo-Nobel, изготавливаемые из сополимеров акрилонитрила и винилиденхлорида, такие как микросферы Exapancel^® DE (такие как Exapancel^® 920DET40d25) и микросферы из сополимера акрилонитрила от Matsumoto (такие как Micropearl^® F-80DE). В некоторых вариантах осуществления изобретения может использоваться смесь более чем одного вида стеклянных, керамических, термопластичных микросфер и микросфер из термореактивной пластмассы для получения одного или более желаемых механических свойств [смеси].

[053] Полые пластамассовые микросферы могут быть изготовлены из множества материалов; в общем случае, доступны полые пластиковые микросферы, имеющие диаметр в диапазоне от 10 до 1000 микрон и плотности в диапазоне от 0,022 до 0,2 г/см³. Любые из этих материалов (или комбинация таких материалов) могут применяться с целью добиться конкретной комбинации свойств [смеси].

[054] В некоторых вариантах осуществления изобретения используются предварительно вспененные микросферы, имеющие оболочку из акрилнитрилового сополимера с инкапсулированным в ней летучим углеводородом. Оболочка из сополимера может включать различные сополимеры, выбранные (не ограничиваясь ими) из поливинилдиенхлорида, акрилонитрила и акрилового сложного эфира. Такие микросферы могут иметь размер в диапазоне от примерно 20 до примерно 200 микрон и истинный удельный вес, равный 0,022.

[055] Низкая плотность полых микросфер может уменьшать общую плотность массы [формовочной массы], включающей полые микросферы, т.к. вода и остальные компоненты имеют более высокую плотность. Микросферы остаются интактными в процессе производства, т.к. перемешивающее и насосное оборудование не оказывает воздействия, достаточного для их разрушения.

[056] В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция смеси для лепки имеет концентрацию микросфер в диапазоне от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. %. В некоторых вариантах осуществления изобретения концентрация составляет вплоть до 2 масс. %, вплоть до 3 масс. %, вплоть до 4 масс. %, вплоть до 5 масс. %, вплоть до 6 масс. %. В некоторых вариантах осуществления изобретения массовая доля полых микросфер может быть оптимизирована в соответствии с желаемыми свойствами смеси для лепки, такими как легкость формовки, легкость экструдирования, клейкость, способность сохранять форму и т.д. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, микросферы могут составлять от примерно 20 до примерно 25% от объема смеси для лепки из-за малого парциального действительного объема воды. В то время как массовая доля воды (масс. %) в смеси для лепки может быть высокой (например, от примерно 30% до примерно 60%), действительный парциальный объем воды является сравнительно низким из-за относительно высокой плотности воды (1,0 г/см³) и низкой плотности микросфер. Например, микросферы могут занимать примерно 22% объема смеси для лепки. В результате при испарении воды во время стадии высушивания масса для лепки, изготовленная с микросферами, претерпевает меньшую усадку, чем масса для лепки, не содержащая микросфер, что обеспечивает лучшее сохранение формы и объемную стабильность вылепленной формы.

[057] В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция для лепки, включающая микросферы, может изменять свои механические свойства, в результате чего смесь для лепки на основе крахмала становится более мягкой, более гибкой, легче поддающейся экструдированию и имеющей меньшую вязкость. Например, смесь для лепки на основе крахмала в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, включающая микросферы и ингибитор ретроградации, может иметь вязкость, например, от примерно 250 паскаль-секунд до примерно 500 паскаль-секунд, по сравнению с традиционными смесями для лепки на основе крахмала, включающими ингибитор ретроградации, но не включающими микросферы, которые могут иметь вязкость, например, от примерно 1300 паскаль-секунд до примерно 1500 паскаль-секунд (См. ФИГУРУ 1).

[058] Благодаря форме и размеру микросфер, микросферы могут создавать эффект шарикоподшипника, и пространство, не занятое микросферами, может накапливать воду и другие компоненты смеси для лепки таким образом, чтобы быть подвижной в процессе лепки.

[059] Более того, такие композиции делают составы для лепки более простыми в эксплуатации. Например, сила экструзии, которую необходимо приложить пользователю при использовании экструзионного устройства, может быть существенно уменьшена. Такие смеси для лепки могут применяться для получения множества форм (таких как геометрические и негеометрические формы, линейные и нелинейные формы и т.д.), изделий или скульптур. Эти смеси могут быть подвергнуты лепке с помощью инструментов, вручную, с помощью форм или с использованием экструзионных устройств для получения множества форм, изделий или скульптур, как указано выше. Художники могут использовать экструзионные устройства для придания смесям большого множества форм, таких как форма животных, цветов и скульптур или для создания вымышленных конструкций и.т.п. Примеры устройств включают, без ограничения, декораторский пистолет, ленточный экструдер, ручной пищевой экструдер и т.п. для создания конструкций и украшений, таких как украшения на пирог. Вдобавок, смесь для лепки может использоваться в ручка-подобных устройствах или в любом устройстве, способном наносить смесь для лепки на поверхность, такую как бумага, для достижения художественных эффектов.

[060] В некоторых вариантах осуществления изобретения микросферы выглядят белыми, чтобы не вносить искажений в окраску смеси для лепки. Композиции смесей для лепки.

[061] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, смесь для лепки на основе крахмала может включать: (1) от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % и более воды; (2) от примерно 5 масс. % до примерно 20 масс. % и более соли; (3) от примерно 2,0 масс. % до примерно 5 масс. % смазывающего вещества; (4) от примерно 0,5 масс. % и более до примерно 4,0 масс. % и более поверхностно-активного вещества; (5) от примерно 20 масс. % и более до примерно 40 масс. % и более связующего на основе крахмала; (6) от примерно 0,5 масс. % до примерно 5 масс. % ингибитора ретроградации; (7) от примерно 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта и (8) от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер.

[062] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, смесь для лепки на основе крахмала может включать: (1) от примерно 30 масс. % до примерно 60 масс. % воды, (2) от примерно 5 масс. % до примерно 20 масс. % соли, (3) от примерно 2,0 масс. % до примерно 8 масс. % смазывающего вещества, (4) от 0,5 масс. % до примерно 4,0 масс. % поверхностно-активного вещества, (5) от примерно 20 масс. % до примерно 40 масс. % связующего на основе крахмала, (6) от 0,5 масс. % до примерно 10 масс. % ингибитора ретроградации, (7) от 0,1 масс. % до примерно 1 масс. % консерванта и (8) от примерно 0,15 масс. % до примерно 1,2 масс. % микросфер.

[063] В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция может включать до примерно 1 масс. % отвердителя. В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция может включать до примерно 10-15 масс. % увлажнителя. В