композиция для защитно-декоративного покрытия строительных и промышленных изделий и способ ее изготовления (варианты)

Формула изобретения

1. Композиция для защитно-декоративного покрытия строительных и промышленных изделий, включающая фосфатное связующее, наполнитель, пигмент, поверхностно-активное вещество, латекс, фосфат натрия, пеногаситель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водорастворимый эфир целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфатное связующее - 4 - 18

Наполнитель - 2 - 40

Пигмент - 0,5 - 20

Поверхностно-активное вещество - 0,01 - 3

Латекс - 14 - 60

Фосфат натрия - 0,01 - 5

Пеногаситель - 0,01 - 2

Водорастворимый эфир целлюлозы - 0,01 - 3

Вода - Остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сажу канального или лампового метода получения в количестве 0,1 - 2 мас.%.

3. Способ изготовления композиции для защитно-декоративного покрытия строительных и промышленных изделий, заключающийся в перемешивании дозированных количеств фосфатного связующего, воды, фосфата натрия, наполнителя, пигмента, пеногасителя, поверхностно-активного вещества и латекса, отличающийся тем, что часть поверхностно-активного вещества в количестве 10 - 40% от общей массы вводят после загрузки пигмента, перемешивание смеси перед загрузкой оставшейся части поверхностно-активного вещества проводят на роторно-пульсационном смесителе в течение 30 - 90 мин, а после загрузки латекса дополнительно вводят водорастворимый эфир целлюлозы в количестве 0,01 - 3%.

4. Способ изготовления композиции по п.3, отличающийся тем, что в случае использования талька в качестве наполнителя после его загрузки проводят выдержку смеси в течение 3 - 24 ч.

5. Способ изготовления композиции для защитно-декоративного покрытия строительных и промышленных изделий, заключающийся в перемешивании дозированных количеств фосфатного связующего, воды, фосфата натрия, наполнителя, пигмента, пеногасителя, поверхностно-активного вещества и латекса, отличающийся тем, что в качестве пигмента берут сажу канального или лампового метода получения, ввод ее осуществляют в виде смеси с водой и поверхностно-активным веществом в соотношении 1 : 1 - 1,5 : 0,1 - 0,5, при этом часть поверхностно-активного вещества в количестве 10 - 40% от общей массы вводят после загрузки пигмента, перемешивание смеси перед загрузкой оставшейся части поверхностно-активного вещества проводят на роторно-пульсационном смесителе в течение 30 - 90 мин, а после загрузки латекса дополнительно вводят водорастворимый эфир целлюлозы в количестве 0,01 - 3%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной индустрии и предназначено для защитно-декоративной отделки строительных материалов и металлических конструкций.

В настоящее время большой интерес представляют водно-дисперсионные материалы с широкой цветовой гаммой, выгодно отличающиеся от других красок высокой экологичностью, пожаро- и взрывобезопасностью, удобством и простотой использования.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемым являются окрасочная композиция и способ ее изготовления, состоящий в перемешивании дозированных количеств фосфатного связующего, воды, фосфата натрия, наполнителя, пигмента, пеногасителя, поверхностно-активного вещества /ПАВ/ и латекса /см. патент СССР N 1802945 по заявке N 4837452/33, кл. C 04 B 28/34, 1990 - прототип/.

В процессе промышленного освоения и внедрения этого состава был выявлен ряд следующих недостатков, снижающих его конкурентоспособность и затрудняющих более широкое использование в народном хозяйстве:

- высокая токсичность /второй класс опасности по ГОСТ 12-1007-76/;

- низкая жизнеспособность - три месяца;

- ограниченное количество окрашиваемых материалов;

- невозможность получения красок чисто черного цвета и широкой гаммы оттенков от светло- до темно-серого цветов с использованием технического углерода /сажи/;

- недостаточно высокое качество готового продукта.

Устранение указанных недостатков может быть достигнуто целенаправленной корректировкой рецептурного состава, композиции и оптимизацией технологического режима ее изготовления. Для этого в композицию дополнительно вводят водорастворимые эфиры целлюлозы в количестве 0,01 - 3% и сажу канального или лампового способов получения для темных красок в количестве 0,1 - 2%. Кроме этого, часть ПАВ в количестве 10 - 40% вводится после загрузки пигмента, эфиры целлюлозы вводятся после загрузки латекса, а перемешивание смеси перед загрузкой латекса проводят на роторно-пульсационном смесителе в течение 30 - 90 мин. В случае использования талька в качестве наполнителя после его загрузки проводят выдержку смеси в течение 3-24 ч, а сажу вводят в виде предварительно изготовленной смеси с водой и ПАВ, взятых в соотношении 1:1-1,5: 0,01-0,05.

В качестве фосфатного связующею используется фосфаткальцийцинкнитратборатное, фосфаткальцийцинкборатное или цинкалюмофосфатное связующее в количестве 3-18%, при выходе за пределы которого не обеспечиваются антикоррозионные и защитные свойства покрытия.

В качестве наполнителя в зависимости от назначения краски могут использоваться тальк, каолин, белая сажа, кварцевая пыль, бой фарфоровых и керамических изделий, алюмосиликаты и др. в количестве 2-40%, при выходе за пределы которого ухудшается атмосферостойкость и реологические характеристики композиции.

В качестве пигментов используются окислы хрома, титана, железа, охра и др. в количестве 0,5-20%, при выходе за пределы которого не обеспечивается цветовая гамма требуемого качества без ухудшения эксплуатационных свойств.

В качестве ПАВ используются оксиэтилированные алкилфенолы, лигносульфонаты и др. в количестве 0,01-0,3%, при выходе за пределы которого не достигается получение структурно однородной и технологической консистенции.

В качестве латекса могут применяться бутадиенстирольные, бутадиеннитрильные, винилиденхлоридные или акриловые латексы в количестве 14-605, при выходе за пределы которого ухудшаются адгезионные и эксплуатационные характеристики композиции.

В качестве фосфатов натрия используются орто-, мета-, поли- и гексаметафосфаты натрия в количестве 0,01-0,05%, при выходе за пределы которого ухудшается гомогенность композиции и ее качество.

В качестве пеногасителей используются полисилоксановые и углеводородные пеногасители в количестве 0,01-2%, при выходе за пределы которого не обеспечивается пеногашение и снижается атмосферостойкость.

В качестве водорастворимых простых эфиров целлюлозы используются как отечественные продукты: карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза, оксипропилцеллюлоза, смешанные эфиры на основе метилцеллюлозы, так и импортные продукты того же состава торговых марок "Натросол", "Бланозе", "Кульминал", "Бенецел" и др., выпускаемые отделением "Аквалон" фирмы "Геркулес" и используемые в мировой практике специально для водно-дисперсионных красок.

Снижение концентрации эфиров менее 0,01% не обеспечивает улучшения технологических характеристик, а повышение более 3% затрудняет смешение и снижает атмосферостойкость.

Из большого количества существующих марок сажи для изготовления предложенной краски берут только сажу канального или лампового способов получения, для которых характерен кислый характер поверхности (pH 3-4) из-за хемосорбции кислорода в процессе получения сажи.

Печная сажа, в отличие от канальной или ламповой, имеет щелочной характер поверхности (pH 8-10) из-за адсорбции золы на поверхности частиц, что приводит к коагуляции краски из-за химического взаимодействия сажи с фосфатным связующим и латексом. Другие виды саж (термическая и ацетиленовая) тоже не являются пигментами для краски, также из-за крупного размера частиц (150-500 мкм) вместо 10-30 мкм у канальной дают низкую интенсивность черного цвета.

Кроме большей интенсивности черного цвета использование канальной сажи обеспечивает ряд дополнительных преимуществ: улучшает перерабатываемость композиции и диспергируемость компонентов, придает меньшую вязкость смеси, защищает полимерное покрытие от воздействия солнечного света и усиливает физико-механические характеристики краски (прочность и сопротивление истиранию).

Снижение концентрации сажи менее 0,1% не обеспечивает требуемой окраски композиции, а ее повышение более 3% затрудняет смешение композиции и может привести к коагуляции латекса.

Использование выдержки смеси фосфатного связующего с водой и тальком в течение 3 - 24 часов и введение сажи в виде предварительно изготовленной пасты с водой и ПАВ в соотношении 1:1-1,5:0,01-0,05 исключает протекание нежелательных физико-химических процессов взаимодействия компонентов, приводящих к ухудшению качества краски и коагуляции латекса.

Применение роторно-пульсационного смесителя обеспечивает качественное и высокоскоростное дезинтегрирование и усреднение компонентов предложенной композиции. Роторно-пульсационный смеситель мощностью 45 кВт и производительностью 50 м³/час состоит из камеры с турбиной, под воздействием которой жидкая смесь раскручивается и центробежной силой отбрасывается к роторному излучателю, состоящему из зубчатых статора и ротора, вращающегося со скоростью 1500 об/мин. В излучателе смесь подвергается многократному интенсивному механическому и акустическому воздействию, приводящему к гомогенизации твердых компонентов до степени перетира 20 мкм.

Порционный ввод ПАВ в выбранных соотношениях, дополнительное перемешивание смеси на роторно-пульсационном смесителе при дополнительном вводе эфиров целлюлозы обеспечивает получение синергетического эффекта, связанного со специфическим физико-химическим взаимодействием компонентов в заявленной композиции, приводящим к образованию более однородной консистенции краски, менее склонной с расслаиванию, более технологичной на стадиях изготовления и применения, более экологичной, с улучшенными адгезионными характеристиками и увеличенным сроком годности.

Указанные технические преимущества позволяют применять предложенную композицию для долговременной защиты стальных и бетонных конструкций от коррозии и атмосферных воздействий, а также для гидроизоляции и биозащиты поверхностей из древесины и древесно-стружечных материалов в жилищном и гражданском строительстве за счет химического взаимодействия покрытия с защищаемым материалом.

Предлагаемая рецептура и способ ее изготовления иллюстрируются следующими примерами выполнения и данными, приведенными в таблице.

Пример 1. Для изготовления 3000 кг белой краски в смеситель емкостью 3 м³ с пропеллерной мешалкой (n = 17 об/мин) загружают 180 кг (6%) фосфатного связующего, добавляют 516 кг (18,2%) воды, 9 кг (0,3%) тринатрийфосфата и 270 кг (9%) талька, после чего смесь перемешивают и выдерживают в течение 12 часов.

Затем в нее последовательно загружают 150 кг (5%) каолина, 300 кг (10%) двуокиси титана, часть - 3 кг (20% от общего количества 15 кг ПАВ) оксиэтилированного алкилфенола марки ОП-10 и 15 кг (0,5%) пеногасителя, перемешивая смесь после загрузки каждого компонента. После этого смесь дополнительно перемешивают в роторно-пульсационном смесителе в течение 60 мин в режиме рециркуляции до полной гомогенизации композиции. Далее в смесь загружают оставшуюся часть ПАВ - 12 кг, 1500 кг (50%) бутадиенстирольного латекса и 15 кг (0,5%) карбоксиметилцеллюлозы проводят окончательное вымешивание в смесителе в течение 60 минут с получением готового продукта.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но для получения черной краски вместо двуокиси титана вводят смесь из 240 кг (8%) железного сурика и 60 кг (2%) технического углерода (сажи). Причем перед вводом сажи ее предварительно смешивают с 60 кг воды и 1,5 кг ПАВ ОП-10 (соотношение 1:1:0,025).

Как следует из приведенных данных, использование окрасочного состава предложенной рецептуры позволяет повысить комплекс эксплуатационных и потребительских свойств, сохранить чистоту окружающей среды, улучшить санитарно-гигиенические условия проведения окрасочных работ, а также расширить область его применения.

Композиция освоена в промышленном производстве, рекомендована для внедрения в народном хозяйстве и широко используется в жилищном и гражданском строительстве.