Патент на изобретение №2395550

(54) ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНАЯ КРАСКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к составу краски, применяемой для защитно-декоративных покрытий металлических поверхностей. Защитно-декоративная краска содержит 21-45 мас.% пленкообразующего на основе алкидной смолы, 35-55 мас.% спекулярита с высоким содержанием Fe₂O₃ и размером частиц не менее 30 мкм в качестве пигмента, 0,5-1,5 мас.% ускорителя высыхания, 1-2 мас.% реологической добавки, 4-12 мас.% наполнителя и органический растворитель – остальное. Защитно-декоративная краска предпочтительно содержит в качестве пленкообразующего модифицированный алкидный пленкообразователь, в качестве реологической добавки – поверхностно-активное вещество на основе жирного амина марки TROYSOL. Защитно-декоративная краска дополнительно содержит красящий пигмент в количестве 0,5-4,5 мас.%. Предложенная краска позволяет получить покрытие с высокими защитными свойствами: абразивостойкостью, стойкостью к коррозии и высоким декоративным эффектом, за счет получения шероховатой поверхности с металлическим блеском. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к краскам, применяемым для защитно-декоративных покрытий металлических поверхностей для наружных и внутренних отделок, работающих в условиях абразивного износа, эксплуатируемых в агрессивных средах и атмосферных условиях различных климатических зон.

Известна эмаль, содержащая пленкообразующий компонент (А-15-0) – 15% частично омыленный сополимер винилхлорида с винилацетатом в смеси органических растворителей, состоящих из бутилацетата, ацетона и толуола при их соотношении 1:2:5, смесевый пигмент, содержащий в мас.% диоксид титана 9,10-10,30, желтый железоокисный пигмент 1,10-8,8,90, красный железоокисный пигмент 0,10-0,30 и технический углерод – остальное, наполнитель в виде смеси микроталька и аэросила в мас.% 90,0-92,0 и 8,00-10,00 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.%: пленкообразующий компонент 79,60-87,00; смесевой пигмент 10,50-18,00; наполнители 2,40-2,50 (Патент RU 2238288, класс С09D 127/06, 5/08. Заявл. 2003.07.11 заявка 2003121082/04. Опубл. 2004.10.20).

Однако эта эмаль предназначена для защиты только предварительно загрунтованных поверхностей, имеет многокомпонентный состав пигмента, обеспечивает недостаточные защитно-декоративные свойства, имеет длительное время высыхания, низкую долговечность, содержит дорогостоящие компоненты.

Известна акриловая лакокрасочная композиция для защитно-декоративных покрытий металлических поверхностей, деталей машин, приборов, эксплуатируемых внутри помещений, в атмосферных условиях и агрессивных средах, содержащая 48-52%-ный раствор в толуоле сополимера бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты в соотношении (37,8-38,8):(58,5-59,5):2,7, в качестве наполнителя – карбонат кальция кристаллический, а в качестве растворителя – толуол и бутилацетат, загуститель – органическое производное монтмориллонита «Бентоне SD-2», диспергатор – смесь натуральных фосфолипидов «Лецитин растительный» или «Соя лецитин Nalec 10-F», пластификатор – дибутилфталат (Патент RU 2314327, класс С 09 D 133/04, 133/10, 5/00. Заявл. 2006.09.20, заявка 2006133695/04. Опубл. 2008.01.10).

Однако эта композиция обеспечивает недостаточные антикоррозионные и защитно-декоративные свойства, значительное время высыхание, незначительную декоративность при многокомпонентном составе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является защитно-декоративная краска, включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания и органический растворитель, которая содержит в качестве пигмента белый пигмент – двуокись титана и цветной пигмент – порошок минерала волконскоит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

(Патент RU 2296147, класс С09D 167/08. Заявл. 01.11.2004 г., заявка 2004131584/04. Опубл. 27.03.2007, Бюл. 9).

Однако эта защитно-декоративная краска содержит дорогостоящий, редкий минерал волконскоит, имеющий травянисто-зеленый цвет, что ограничивает его декоративные возможности, значительное время высыхания, обеспечивает недостаточную антикоррозионную защиту и физико-механические свойства, в частности абразивостойкость.

Технический результат данного предлагаемого изобретения заключается в получении композиции, удовлетворяющей следующим требованиям:

– значительное повышение абразивостойкости, антикоррозионных и защитно-декоративных свойств;

– улучшения декоративного эффекта – получение разной степени шероховатости поверхности с металлическим блеском при незначительном времени высыхания.

Указанный технический результат достигается тем, что защитно-декоративная краска, включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания, органический растворитель, дополнительно содержит реологическую добавку, наполнители, а в качестве пигмента – спекулярит с высоким содержанием Fе₂O₃ и размером частиц не менее 30 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанное пленкообразующее	21-45
Спекулярит с высоким содержанием Fе2O3
и размером частиц не менее 30 мкм	35-55
Наполнители	4-12
Реологическая добавка	1-2
Ускоритель высыхания	0.5-1,5
Органический растворитель	остальное

Защитно-декоративная краска в качестве пленкообразующего предпочтительно может содержать модифицированный алкидный пленкообразователь. Защитно-декоративная краска в качестве реологической добавки предпочтительно может содержать добавку, представляющую собой поверхностно-активное вещество на основе жирного амина, например, марки TROYSOL.

Защитно-декоративная краска дополнительно содержит красящий пигмент в количестве 0,5-4,5 мас.%. В качестве красящего пигмента может быть использован металлический пигмент и/или органический краситель

Для приготовления защитно-декоративной краски используют:

– В качестве пленкообразователя любую алкидсодержащую смолу, но предпочтительно модифицированную, например:

а) алкидно-фенольную смолу марки AMF 30х60 (ТУ LVUTN-40003245470-10-02), фирмы «Biolar» (Латвия), представляющую собой раствор тощего лака, модифицированного тунговым маслом и фенолформальдегидной смолой, содержащей 59-61% массовой доли нелетучих веществ;

б) алкидно-фенольную смолу марки АФ-033 ТУ 2311-025-54651722-2002, представляющую собой раствор глифталевой смолы в ксилоле, модифицированной канифолью и фенольной смолой, содержащей 53±2% массовой доли нелетучих веществ;

в) алкидно-уретановую смолу марки «Корундинол УПФТал-55» ТУ 2311-030-72311668-2006, представляющую собой раствор пентафталевой смолы в уайт-спирите, модифицированной жирными кислотами таллового масла и толуилендиизоцианатом, содержащей 49±2% массовой доли нелетучих веществ;

г) алкидно-стирольный лак МС-25 (ТУ 6-10-1403-78), представляющий собой раствор в ксилоле или смеси ксилола со скипидаром алкидной смолы, модифицированной стиролом и смесью высыхающего или полувысыхающего тунгового масла.

В качестве реологической добавки может быть использовано, например, поверхностно-активное вещество на основе жирного амина марки TROYSOL, ТЕЛА3-15 по ТУ2433-061-27991970-04, фирмы «Автоконинвест», представляющее собой аминоамид жирных кислот в растворителе с массовой долей нелетучих веществ: 50% (±2).

Предпочтительно использование импортной реологической добавки, идущей под торговым названием TROYSOL фирмы «Troy» (США), например, TROYSOL 98C, представляющей собой поверхностно-активное вещество на основе жирного амина. Кроме того, могут быть использованы другие реологические добавки, например, органофильный бентонит SD-1, производства Великобритании, соевый лецитин по ТУ 9146-203-00334534-97.

В качестве наполнителя применяют микротальк, омиакарб, микробарит и другие.

В качестве спекулярита применяют любой спекулярит с размером частиц не менее 30 мкм, но предпочтительно с высоким содержанием Fe₂O₃, например:

а) алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием Fe₂O₃ 75-85%, окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 12,5-22,7; 1,8; 0,2; и 0,3%;

б) алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием Fe₂O₃ 65-74%, окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 23,7-32,5; 1,8; 0,2; и 0,3%;

в) алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием Fe₂O₃ 85-94%, окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 3,7-12,7; 1,8; 0,2; и 0,3%;

г) марки Miox фирмы Karntner Montanindustrie (Австрия), содержащую Fe₂O₃ 85- 94%, Аl₂О₃ – 2-3%, MgO – 1-2%, Ca – 0,3%, SiO₂ – 3-6%, Pb<0.1%;

д) марки Nubifer фирмы «Nubiola» (Испания), содержащую Fe₂O₃ 89-94%, Аl₂О₃ – 1,9%, MgO – 0,1%, Ca – 0,4%, SiO₂ – 4,2%, K₂O 0,2%.

В качестве органических растворителей используют, например, ксилол, уайт-спирит, бутилацетат и другие.

В качестве ускорителя высыхания используют, например:

а) сиккатив «Радуга» – 3.1 по ТУ 2311-001-59344679-04 с массовой долей металлов: Pb 13,0-17,0%, Zn 2.5-6.5%, Co 0,8-1,2%;

б) сиккатив марки LB-2, фирмы «Biolar», Латвия с массовой долей металлов: Pb 15,0±0,3%, Мn 0,9±0,1%, Со 1,2±0,1%;

в) сиккатив марки ОктаХим 1,2,3 (Со 0,5; Мn 1,0; Zn 2,0) ТУ 2311-001-79229214-2007 и другие.

В качестве красящего пигмента может быть использован металлический пигмент, например, бронзовая пудра марки ВПК (ТУ 48-21-721-84) или органический краситель, например, голубой фталцианиновый (15:3) ТУ 2463-014-40476089-2001, алый (ТУ 6-14-318-84) и другие. Количество дополнительного пигмента зависит от требуемого цвета краски. Таким образом, можно приготовить краски, которые по цвету будут соответствовать всей палитре цветов.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое сочетание компонентов со спекуляритом с размером частиц не менее 30 мкм в соответствующем процентном соотношении обеспечивают надежные защитные свойства: абразивостойкость, стойкость к коррозии и улучшают декоративный эффект за счет получения шероховатой поверхности с металлическим блеском. Степень шероховатости поверхности будет определяться размером частиц спекулярита.

Цвет покрытия можно изменить на любой другой путем дополнительно введения металлических пигментов или органических красителей, при этом шероховатость и угловой металлический блеск покрытия остается.

Таким образом, предлагаемая защитно-декоративная краска, состоящая из пленкообразующего на основе алкидной смолы ускорителя высыхания, органического растворителя, реологической добавки, наполнителей, спекулярита с размером частиц не менее 30 мкм, в предлагаемом процентном соотношении компонентов, который установлен опытным путем, в совокупности обеспечивает синергетический эффект, проявляющийся в повышении декоративности, количественных показателей защитных свойств, сокращении времени высыхания при низкой себестоимости в сравнении с прототипом.

Оптимальный размер частиц спекулярита для достижения повышенного декоративного эффекта составляет 200 мкм.

Защитно-декоративную краску готовят смешением в диссолвере с дальнейшим прогоном через бисерную мельницу типа «Neitsch» в расчетном количестве раствора полимерного пленкообразующего вещества в органическом растворителе, наполнителей, органического красителя в течение 45-60 минут до перетира не более 40 мкм по прибору «гриндометр», затем добавляют спекулярит, реологическую добавку, ускоритель высыхания, металлический пигмент и состав дополнительно перемешивают в течение 10-15 минут.

Композицию наносят на поверхность металла после удаления только рыхлой части ржавчины металлической щеткой методом пневматического или безвоздушного распыления, кистью, валиком. Толщина одного слоя покрытия составляет 30-40 мкм.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице 1. Время высыхания композиции до степени 3 при температуре (20±2)°С не более 45-60 мин, а при температуре (80±5)°С не более 10 мин. Время высыхания определено по ГОСТ 19007.

Результаты испытаний композиции приведены в таблице 2. Данные таблицы показывают, что предлагаемая краска превосходит прототип по времени высыхания, абразивостойкости, антикоррозионным свойствам, особенно к воздействию соляного тумана.

Более высокие декоративные и защитные свойства предлагаемой краски позволяют использовать ее в атмосферных и агрессивных условиях в зонах с умеренным и умеренно-холодным климатом.

Таблица 1
Компоненты, мас.%	Прототип по патенту 2296147	Примеры по изобретению
1	2	3	4	5	6	7
алкидный пленкообразователь:
а) ГФ-177	50,5				45,0
б) АФ-033		45,0						21,0
в) АМФ 30×60			21,0
г) «Корундинол УПФТал-55»				35,0		35,0
д) МС-25							37,0
ускоритель высыхания:
а) «Радуга-1»	0,3
б) марки LB-2		1,5					1,0
в) «Радуга»-3.1			0,5		1,2			0,5
г) ОктаХим 1,2,3				0,9		0,9
Двуокись титана	0,3
Волконскоит	16,5
Реологическая добавка:
a) TROYSOL-98C		2,0		1,2
б) ТЕЛА3-15			1,0		1,5	1,2
в) Бентонит органофильный
M.SD-6							1,0	1,0
Лецитин соевый							0,5
Спекулярит
а) месторождения «Рудный Лог» (размер частиц 200 мкм) Fе2O3
75-85%		35,0						55,0
б) месторождения «Рудный
Лог» (размер частиц 150 мкм)
Fe2O3 65-74%							35,0
в) месторождения «Рудный Лог» (размер частиц 100 мкм)
Fe2O3 85-94%						40,0
г) марки Miox (размер частиц 63 мкм)			55,0		35,0

д) марки Nubifer (размер частиц
40 мкм)				40,0
Наполнители:
а) Микротальк		8,0			8,0		8,0
б) Омиакарб 2Х-КА			4,0					4,0
в) микробарит				12,0		7,5
Органический растворитель:	остальное
а) толуол					3,3
б) ксилол		8,5	9,4		5,5		17,5
в) уайт-спирит				10,9		10,9
г) бутилацетат			9,1					18,5
Красящий пигмент
а) бронзовая пудра марки ВПК						3,5
б) органический пигмент
(голубой фталцианиновый 15:3)					0,5	1,0

Таблица 2
Результаты испытаний
Наименование показателей	Предлагаемая композиция	Прототип по патенту
	Составы из таблицы 1	2296147
	1	2	3	4	5	6	7
Условная вязкость по вискозиметру В3-4 при 20°С, с	56,0	64,0	60,0	68,0	70,0	74,0	68,0	95,0
Массовая доля нелетучих веществ	66,4	71,6	69,5	66,0	69,5	62.5	70.5	52,0
Время высыхания до степени 3,	45	45	60	60	60	60	60
час, при температуре (20±2)°С не более	мин	мин	мин	мин	мин	мин	мин	4 часа
Твердость покрытия, усл. ед., не менее	0,5	0,5	0,45	0,3	0,46	0,4	0,45	0,5
Укрывистость в пересчете на сырую пленку (г/м2, не более)	95,0	101,0	100,0	94,4	93,7	90,0	89,3	114
Стойкость покрытия к воздействию соляного тумана, ч	360	360	360	360	360	360	360	240
Прочность покрытия к истиранию абразивной шкуркой (уд. весовой износ), г/м2	11,5	10,8	10,5	12,7	10,1	11,1	12,0	13,2

Формула изобретения

1. Защитно-декоративная краска, включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания, органический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит реологическую добавку, наполнители, а в качестве пигмента – спекулярит с высоким содержанием Fe₂О₃ и размером частиц не менее 30 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанное пленкообразующее	21-45
Спекулярит с высоким содержанием Fe2О3
и размером частиц не менее 30 мкм	35-55
Наполнители	4-12
Реологическая добавка	1-2
Ускоритель высыхания	0,5-1,5
Органический растворитель	Остальное

2. Защитно-декоративная краска по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующего предпочтительно содержит модифицированный алкидный пленкообразователь.

3. Защитно-декоративная краска по п.1, отличающаяся тем, что в качестве реологической добавки предпочтительно содержит добавку, представляющую собой поверхностно-активное вещество на основе жирного амина марки TROYSOL.

4. Защитно-декоративная краска по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит красящий пигмент в количестве 0,5-4,5 мас.%.

5. Защитно-декоративная краска по п.4, отличающаяся тем, что в качестве красящего пигмента предпочтительно содержит металлический пигмент и/или органический краситель.