Способ снижения пожарной опасности отложений эмали на основе алкидных лакокрасочных материалов

 

Изобретение относится к области разработки способов снижения пожарной опасности в окрасочных цехах при применении эмалей на основе алкидных (алкидно-акриловых, пентафталевых) лакокрасочных материалов за счет уменьшения склонности к саморазогреву и самовозгоранию отложений эмали на технологическом оборудовании. Сущность изобретения: в исходную эмаль вводят в качестве модифицирующих добавок соединения, выбранные из группы, включающей стерически затрудненные фенолы и бисфенолы, нафтолы, нафтиламины, фенотиазин и его хлорпроизводные, неозон Д, диафен, п-оксидтифениламин в количестве 0,02-0,3 мас.% в расчете на сухой остаток. Характеристика свойств: при реальной толщине отложений на поверхности технологического оборудования окрасочной камеры, содержащей добавку, самовозгорания отходов (отложений) не происходит. 1 табл.

Данное изобретение относится к области разработки способов снижения пожарной опасности в окрасочных цехах при применении эмалей на основе алкидных, алкидно-акриловых, пентафталевых лаков в процессах окраски изделий за счет уменьшения склонности к саморазогреву и самовозгоранию отложений эмали на технологическом оборудовании.

В технологических условиях нанесения лакокрасочных покрытий, осуществляемых пневматическим, электростатическим методами, значительное количество эмали не попадает на изделие и мелкодисперсные частицы эмали в потоке воздуха осаждаются на технологическом оборудовании, образуя высокопористые отложения за счет реакции окислительной полимеризации олигомерной основы лака.

Вследствие эффекта Тромсдорфа-Норриша, вызывающего увеличение скорости реакции полимеризации, а также из-за возрастания скорости инициирования реакции окислительной полимеризации за счет взаимодействия основы лака с кислородом (высокопористые, частично полимеризованные отложения содержат в закрытых порах кислород) наблюдаемое самоускорение процесса полимеризации олигомера приводит к тому, что в массе отложений, выделяющееся тепло не успевает трансформироваться и мономерно-полимерная, частично отвердевшая смесь разогревается, причем при определенной толщине отложений Н_кр ≥ 10-15 мм и температуре окружающей среды t ≥ 30 ^o С возможно самовозгорание отложений.

В условиях производства в окрасочных цехах, с целью уменьшения вероятности самовозгорания отложений периодически проводят механическую чистку технологического оборудования, что в значительной степени удорожает себестоимость окрасочных работ и не снижает полностью вероятность возникновения пожара, т.к. толщина отложений не равномерна на поверхности оборудования и во многом определяется работой пневматического краскопульта и квалификацией оператора.

Известен способ уменьшения пожарной опасности лакокрасочных материалов за счет снижения горючести покрытий путем введения антипиренов соединений, весьма эффективных при воздействии открытого огня (Кочановская Л.Д. Самохвалова Л.М. Синчук Л.Д. Наполнители антипирены для полимерных материалов. N 1, НИИТЭХИМ, Москва, 1990). Однако антипирены не способны уменьшать склонность к саморазогреву отложений эмали. Кроме того высокое содержание антипиренов в окрасочной композиции (3-60% мас.) приводит к значительному изменению физико-механических характеристик эмали.

Целью изобретения является снижение склонности к саморазогреву и самовозгоранию отложений эмали на технологическом оборудовании окрасочной камеры при сохранении исходных физико-механических свойств эмали.

Поставленная цель достигается тем, что в исходную эмаль на основе алкидных, алкидно-акриловых, алкидно-силоксановых, пентафталевых лаков вводят в качестве модифицирующих добавок соединения из ряда: стерически затрудненные фенолы и бисфенолы, нафтолы, нафтиламины фенотиазин и его хлорпроизводные, неозон Д, диафен, п-оксидифениламин, в количестве 0,02-0,3% мас.

Введение в эмаль модифицирующей добавки обеспечивает низкую скорость полимеризации и окисления основы лака (реакция протекает с большим экзотермическим эффектом) в области невысоких температур в том числе и при толщине отложений Н ≥ Н_кр, а при температуре сушильной камеры t 85-120 ^o С реакция полимеризации протекает с высокой скоростью, что обеспечивает качественное окрасочное покрытие изделия.

В качестве эмалей испытаны: эмаль АС-182, ГОСТ 19024-79 суспензия пигментов в растворе алкидно-акриловой смолы с добавлением сиккатива, органических растворителей и других добавок: эмаль ПФ-188, ГОСТ 24784-81 - суспензия пигментов в растворе алкидно-силоксановой смолы с добавлением сиккатива и органических растворителей; эмаль ПФ-223, ГОСТ 14923-78 суспензия пигментов в пентафталевом лаке с добавлением сиккатива и растворителей.

В качестве модифицирующих добавок используются соединения общей формулы: R-OH, где R HO-R-OH, где R , где R R' ; R
R'
R-NH₂,
где R
,
где R R' ;
R ;
R' ;
R ;
R'
Используемые модифицирующие добавки представляют собой кристаллические вещества, выпускаются промышленностью и используются в качестве антиокислительных присадок для стабилизации углеводородных топлив, минеральных масел, резин; хорошо растворимы в растворителе, обладают высокой термоокислительной активностью в интервале температур 30-80 ^o C.

Получают лакокрасочную композицию путем введения модификатора в растворителе в соответствующую эмаль в концентрации 0,02-0,3% масс. на сухой остаток. Лакокрасочную композицию используют при окраске металлических изделий. Отложения эмали на технологическом оборудовании подвергали испытаниям на склонность к самовозгоранию. В основу метода определения пожарной опасности отложений положен метод (ГОСТ 12.1.044-90), базирующийся на определении температуры термостатирования, при которой образец размером R_x самовозгорается и метод определения кинетических параметров процесса самовозгорания твердых дисперсных органических материалов (Способ контроля кинетических параметров процесса теплового самовозгорания различных партий материала: а.с. 1441287 СССР. МКИ⁴ G 01 N 25/50) Киселев Я.С. Киселев В.Я. (СССР. 4с). Физико-механические свойства эмали определяли стандартными методами: твердость пленки по маятниковому прибору (ГОСТ 5233-67), прочность пленки при ударе (ГОСТ 4765-73), адгезия пленки (ГОСТ 15140-78), блеск пленки (ГОСТ 896-69), эластичность при изгибе пленки (ГОСТ 6803-73).

Пример. В эмаль АС-182 вводят модифицирующую добавку ионол, растворенную в растворителе сольвенте. Физико-механические характеристики эмали отвечают требованиям стандарта. При толщине отложений эмали на поверхности технологического оборудования камеры окраски равной 0,5 Н_кр R_x при R_x 20 мм самовозгорание возможно только при температуре свыше 120 ^o С.

Ниже следуют примеры, иллюстрирующие данное изобретение, которые приведены в таблице.

Как видно из данных, приведенных в таблице, физико-механические свойства эмали не изменяются при введении присадки, а температура термостатирования образцов отложений, содержащих присадку увеличивается по сравнению с контрольными образцами в 5-7 раз. Таким образом, при реальной толщине отложений на поверхности технологического оборудования окрасочной камеры, содержащей модифицирующую добавку самовозгорание отходов не происходит.

Введение добавки в исходную эмаль может быть осуществлено либо путем смешивания сухой добавки с эмалью при условии, что концентрация модификатора в эмали составляет 0,02-0,3 мас. либо в виде раствора 40-50 мас. в исходную эмаль. Концентрация модификатора и при данном способе введения (4 "мокрый") в композиции составляет 0,02-0,3 мас. Второй способ введения позволяет уменьшить время перемешивания и гомогенизации смеси.

Пример расчета:
а) В реакторе смешения и подготовки эмали, из которого эмаль подается на краскопульты в цехах окрашивания металлических изделий, смешивают 320 г эмали АС-182 из емкостей, поступающих с завода, добавляют 0,02 мас. модификатора 2,6-ди-трет.-бутил-4-метилфенола (64 г) и добавляют растворитель сольвент (количество растворителя определяется необходимой вязкостью и может меняться в зависимости от температурных условий цеха).

б) В реакторе смешения эмали смешивают 320 г эмали АСN182 и добавляют 40% -ный раствор модификатора в растворителе (64 г 26-ди-трет.-бутил-4-метилфенола растворено в 116 г сольвента) и далее как в примере а).

Формула изобретения

Способ снижения пожарной опасности отложений эмали на основе алкидных лакокрасочных материалов путем введения в нее модифицирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют добавку, выбранную из группы, включающей стерически затрудненные фенолы и бисфенолы, нафтолы, нафтиламины, фенотиазин и его хлорпроизводные, неозон Д, диафен, п-оксидифениламин в количестве 0,02 0,3 мас. в расчете на сухой остаток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3