Краска
Изобретение относится к химической технологии, в частности к составу краски, применяемой для защитно-декоративных покрытий по дереву и металлу, при наружных и внутренних отделах, а также при художественной росписи. Краска для защитно-декоративного покрытия включает красящий пигмент минерал волконскоит, равномерно распределенный в среде жидкого связующего, выбранного из группы: акрил-каучуковая, эпоксидная, алкидная смола или лак, при соотношении: волконскоит 10-90 мас.%, жидкое связующее 90-10 мас.%. Причем жидкое связующее может содержать в своем составе специальные добавки. Технический результат состоит в повышении эксплуатационных свойств краски. 5 табл.
Изобретение относится к химической технологии, в частности, к составу краски, применяемой для защитно-декоративных покрытий по дереву и металлу, при наружных и внутренних отделках, а также при художественной росписи.
Как известно, краска представляет собой двухфазную коллоидную систему, твердой фазой которой являются высокодисперсионные красящие вещества, равномерно распределенные и стабилизированные в среде жидкого связующего.
К известным краскам относятся алкидные эмали различных цветов. Оптимизация пигментного состава, совершенствование технологии их производства при обеспечении высшего качества эмалей возможно при использовании одного пигмента, например, на основе сульфидов ряда металлов Zn, Cd и т.п. и смесей сульфидов с селенидами. Но большая часть их не используется для внутренних работ из-за санитарно-гигиенических ограничений. Однако иногда художники идут на применение этих красок в художественной росписи из-за их высоких декоративных свойств.
Известно, что использование в качестве пигмента природного минерала на основе оксида железа (охра и производные от них) позволяет естественным образом значительно улучшить антикоррозионные свойства лакокрасочных покрытий и их характеристики в условиях искусственного старения, повышать адгезию и устойчивость к воздействию окружающей среды. Недостатком природных пигментов на основе оксида железа является ограниченная палитра однопигментных красок на их основе.
Также известно, что декоративные краски производят на монопигментной основе. В красках на основе шпинелей отсутствует выделение вредных факторов, однако эти краски не обладают интенсивностью цветового тона по сравнению с сульфидами и смесями сульфидов с селенидами.
Краски на основе сульфидов и смесей сульфидов с селенидами большей частью используются для наружных работ. Но, иногда они используются и на внутренних отделках из-за высоких декоративных свойств, при которых сохраняются цветовые тона пленки этих красок.
Иногда в составе краски в качестве красящего вещества используются хромовые зелени (окиси хрома), состоящие из смеси желтых кронов с лазурью, которые, естественно, имеют свойства этих пигментов. Также используется другой пигмент - медянка, который вследствие своей ядовитости применяется, в основном, как добавка к цинковым белилам для окрашивания железных крыш.
Известен коррозионностойкий покрывной материал для высокотемпературных объектов, образующий покрытие с превосходной стойкостью, который содержит пленкообразователь на основе алкидной смолы, пигмент на основе окиси железа, растворитель и парафиновую добавку, позволяющую получать однородные покрытия на неподготовленных поверхностях.
Недостатком аналога являются недостаточно высокие декоративные качества.
Высокие декоративные качества имеет краска «Artist color» марка 508, цвет: зеленая окись хрома, артикул: V-16508 (Испания). Краска представляет собой смесь высококачественных пигментов и около 100% акриловой смолы. Густая высококонцентрированная краска после высыхания имеет полуматовый оттенок и глубокий тон, высыхая, образует эластичную пленку, устойчивую к свету, воде и атмосферным изменениям. Цвет не желтеет, сохраняя свой подлинный оттенок. Недостатком краски является то, что она может быть использована в основном для окрашивания наружных поверхностей или железных крыш, вследствие наличия в составе окиси хрома. Окись хрома поступает в организм при вдыхании в виде аэрозоля и может вызвать острые отравления. При длительном воздействии соединения трехвалентного хрома оказывают общетоксическое действие, вызывая заболевания органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и кожи. При поражении кожных покровов вызывает дерматиты, при поражении глаз - конъюнктивиты. Использование покрытий, в состав которых входит окись хрома, ограничивает их применение, что значительно снижает эксплуатационные свойства таких покрытий.
По совокупности существенных признаков ближайшим аналогом является «Состав для покрытия теплообменных поверхностей» (RU патент №1449569, дата подачи 07.01.86, патентообладатель «Украинский государственный проектный НИИ по газоснабжению...» и «Институт газа АН УССР»), содержащий связующее и пигмент. Этот состав используется в теплоэнергетике для нанесения покрытия на экранные трубы. Покрытие в своем составе имеет алкидный пентафталевый лак ПФ-231, который повышает интенсификацию теплообмена в топке, а в качестве пигмента используется сажа. Недостатком аналога являются низкие декоративные возможности, что ограничивает эксплуатационные свойства состава аналога.
Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств краски.
Решение поставленной задачи осуществляется за счет краски для защитно-декоративного покрытия, отличающейся тем, что красящий пигмент минерал волконскоит равномерно распределен в среде жидкого связующего, выбранного из группы: акрил - каучуковая, эпоксидная, алкидная смола или лак, при следующем соотношении в мас.%:
волконскоит 10-90,
жидкое связующее 90-10,
причем жидкое связующее может дополнительно содержать в своем составе специальные добавки.
В составе заявленной краски в качестве цветного пигмента использован минерал волконскоит. Волконскоит обеспечивает естественным образом матовую поверхность и приятный шелковистый блеск, а также обеспечивает влагостойкость и адгезионную прочность краски к металлической подложке.
Волконскоит - это редкий минерал, представляющий собой глину, пропитанную триоксидом дихрома Cr 203 (до 30%). Месторождения этого минерала известны только в России. Волконскоит образуется в результате взаимодействия подземных вод, обогащенных хромом с органикой (с захороненными в крупнообломочном материале отводами и обломками стволов деревьев). В результате такого взаимодействия восстанавливаются соединения хрома, образуя вместе с растворенными в воде железом, кремнеземом и глиноземом волконскоит, который имеет красивый зеленый цвет различных оттенков, от светло-зеленого до темно-зеленого. Но иногда встречается коричневого и черного цветов. Химический минерал устойчив, непрозрачен, обладает мерцающим блеском, жирный на ощупь.
Предлагаемая краска на основе волконскоита в силу его природного происхождения, изученных химических свойств не выделяет в окружающую среду вредных для здоровья веществ в процессе эксплуатации лакокрасочного покрытия. Что значительно повышает эксплуатационные свойства краски.
Способ получения краски заключается в диспергировании порошкообразного волконскоита в среде жидкого связующего, со специальными добавками, при необходимости, известным способом в бисерных мельницах до необходимой степени перетирания по прибору «Клин».
Заявленную краску изготавливают на связующем типа: акрил - каучуковая, эпоксидная, алкидная смола или лак.
Пример 1. Краска, содержащая в качестве связующего вещества акрил - каучуковую смолу или лак, чаще других используется для отделки интерьеров. Краска обладает высокими эксплуатационными свойствами, а именно: хорошо сохраняет цвет и выдерживает интенсивное ультрафиолетовое облучение, не имеет запаха и быстро высыхает, после высыхания образует твердую пленку и годится почти для всех поверхностей. Это покрытие эластично, долговечно и стойко к мытью, имеет матовую или полуматовую поверхность, способно перекрывать «волосяные» трещины в основании до 0,5 мм, обладает водоотталкивающими свойствами и одновременно высокой паропроницаемостью («дышащей» способностью). Испытание проводилось на жидком связующем - специальной термопластиковой акриловой смоле «Плиолит» (PLIOLIT - торговая марка The Goodyear Tire & Rubber Co, USA) при следующем соотношении компонентов: волконскоит - 50 мас.%, акриловая смола - 50 мас.%. Данные испытаний приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| № | Наименование показателей | Значение показателей образцов |
| 1 | Условная вязкость по В3-246 (сопло 4 мм) при 20°С (сек) | 90-150 |
| 2 | Степень перетирания, мкм, не более | 50 |
| 3 | Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, г/м2, не более | 80 |
| 4 | Время высыхания до степени 3, при температуре 20°С | 30 минут |
| 5 | Твердость по маятниковому прибору М-3, отн.ед., не менее | 0,3 |
| 6 | Адгезия по ГОСТ 15140-78, метод 2, не более | 1 балл |
Пример 2. Краска, в которой основой связующего вещества является эпоксидная смола, обладает высокой адгезией к различным основаниям, химической стойкостью, твердостью и прочностью. Добавляя в связующее - эпоксидную смолу специальные компоненты, можно, в зависимости от технических требований к поверхности, придать покрытию ряд дополнительных свойств: повышенную кислотостойкость, эластичность (до 50%), антистатичность. Такую краску используют для покрытия полов с большой механической стойкостью, используя состав с максимальным наполнением пигмента - волконскоита, при этом получают толщину покрытия от 3 до 15 мм, в зависимости от требуемой нагрузки. Уникальность высоконаполненных покрытий заключается в сочетании высокой прочности и износостойкости с высокодекоративными свойствами. Толщина 3-8 мм, в зависимости от условий эксплуатации. Краска на основе эпоксидной смолы может быть выполнена как в промышленном, так и декоративном варианте. Поверхность от слабошероховатой до абсолютно гладкой. Испытание краски проводилось при следующем соотношении компонентов: волконскоит - 50 мас.%, жидкое связующее: эпоксидная смола, например марки ЭД-20, может быть применена ЭД-22 и др., с добавками (в том числе отвердитель) - 50 мас.%. Жидкое связующее приготавливают следующим образом: тщательно перемешивают основу смолы с отвердителем в соотношении 100:2,8. Данные испытаний полученной краски приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| № | Наименование показателей | Значение показателей образцов |
| 1 | Условная вязкость по В3-246 (сопло 4 мм) при 20°С (сек) | 40-60 |
| 2 | Степень перетирания, мкм, не более | 50 |
| 3 | Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, г/м2, не более | 60 |
| 4 | Время высыхания до степени 3, при температуре 20°С | 18 ч |
| 5 | Твердость по маятниковому прибору М-3, отн.ед., не менее | 0,7 |
| 6 | Адгезия по ГОСТ 15140-78, метод 2, не более | 1 балл |
Пример 3. В качестве жидкого связующего выбрана алкидная смола фирмы «БИОТЕКС ГРУНТ», может быть применена, алкидная смола «Pinotex BASE» или «DURAMAC 304-1237» и др. При нанесении на поверхность краски на их основе на поверхности образуется прозрачная или полупрозрачная пленка, эти краски глубоко проникают вглубь поверхностного слоя, надежно защищая его от влияния атмосферных осадков. Алкидные смолы, в основном, изготавливают путем варки растительных масел - льняного, таллового, соевого и др. вместе со спиртными и органическими кислотами или кислотными ангидридами. Подобно маслам, алкидные смолы высыхают в результате окисления. Чем больше жирность (процентное содержание масла) алкидной смолы, тем эластичнее лакокрасочное покрытие. Скорость высыхания алкидных смол регулируется специальными добавками - сиккативами. Испытание проводилось при следующем соотношении компонентов: волконскоит - 50 мас.%, алкидная смола с добавками - 50 мас.%. Данные испытаний приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||
| № | Наименование показателей | Значение показателей образцов |
| 1 | Условная вязкость по В3-246 (сопло 4 мм) при 20°С (сек) | 60-110 |
| 2 | Степень перетирания, мкм, не более | 25 |
| 3 | Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, г/м2, не более | 50 |
| 4 | Время высыхания до степени 3, при температуре 20°С | 24 ч |
| 5 | Твердость по маятниковому прибору М-3, усл.ед., не менее | 0,25 |
| 6 | Адгезия по ГОСТ 15140-78, метод 2, не более | 1 балл |
Краски, изготовленные на жидких связующих: акрил - каучуковая, эпоксидная, алкидная смола или лак (примеры 1, 2, 3), были подвергнуты испытаниям при пограничных значениях волконскоита. Данные экспериментов приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Наименование показателей | Значение образцов краски | ||
| Алкидно-акриловая смола АС-0133 | Эпоксидная ЭД-20 | Алкидная смола «БИОТЕКСГРУНТ» | |
| Условная вязкость по В3-246 (сопло 4 мм) при 20°С (сек) | 50-180 | 30-80 | 45-120 |
| Степень перетирания, мкм, не более | 10-70 | 10-70 | 20-60 |
| Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, г/м2, не более | 25-75 | 25-75 | 40-60 |
| Время высыхания до степени 3, при температуре 20°С | 20 мин - 2 часа | 5-26 ч | 8-15 |
| Твердость по маятниковому прибору М-3, усл.ед., не менее | 0,2-0,5 | 0,3-0,9 | 0,2-0,4 |
| Адгезия по ГОСТ 15140-78, метод 2, не более | 1 балл | 1 балл | 1 балл |
Определенный концентрационный интервал входящих в заявленную краску, содержащую волконскоит в жидком связующем, обеспечивает необходимую вязкость состава, что улучшает технологичность нанесения покрытия, а также повышает стойкость к атмосферному воздействию, при этом улучшается растекаемость на 15-23%, эластичность на 11-15%.
Выход за заявленные в краске концентрации приводит к повышению вязкости, что затрудняет работу с составом, а также снижается эластичность и твердость покрытия.
Пример 4. Краска, в которой основой связующего вещества является алкидный лак, отличается легкостью нанесения и более высокой атмосферостойкостью по сравнению, например, с масляной краской. Краски на алкидном лаке быстрее высыхают, не усаживаются при высыхании, не желтеют и, в отличие от масляных красок, практически не мелятся. Красками на алкидном лаке традиционно защищают от износа и коррозии разного рода поверхности как внутри, так и вне здания, они выдерживают мокрую очистку водой с использованием обычных моющих средств. Их используют для окраски стен и потолков в кухнях и ванных комнатах. При желании получить глянцевое покрытие также выбирают эти краски. Применение красок на алкидном лаке в интерьере оправдано, когда необходимо получить яркие, насыщенные цвета.
В таблице 5 приведены данные заявленной краски на примере жидкого связующего алкидного лака ПФ-060 при средних (образец 2) и пограничных значениях волконскоита (образцы 1, 3) в сравнении с масляной краской марки ГОС 10503-71 МА-15.
| Таблица 5 | |||||
| № | Наименование показателей | ГОСТ 10503-71 МА-15 | Значение показателей образцов краски | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 1 | Массовая доля нелетучих | 60 | 81 | 77 | 78 |
| 2 | Условная вязкость по В3-246 (сопло 4 мм) при 20°С (сек.) | 96 | 120 | 95 | 82 |
| 3 | Степень перетирания, мкм, не более | - | 20 | 35 | 35 |
| 4 | Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, г/м2, не более | 200 | 100 | 110 | 114 |
| 5 | Время высыхания до степени 3, при температуре 20°С, час, не более | 22 | 6 | 6 | 18 |
| 6 | Твердость по маятниковому прибору - ТМЛ, отн.ед., не менее | 0,14 | 0,12 | 0,9 | 0,11 |
Заявленная краска, изготовленная на связующем типа: акрил - каучуковой, эпоксидной, алкидной смолы или лака и содержащая красящий пигмент волконскоит, отвечает требованиям к техническим характеристикам покрытий, не теряет адгезии к поверхности и предохраняет последнюю от разрушительного действия воды и других атмосферных факторов.
Заявленная краска отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным покрытиям. Она имеет не только удовлетворительные технические характеристики, но и высокие эксплуатационные свойства, и не имеет вредного влияния на здоровье человека и окружающую среду. При всех испытаниях краска не теряет хорошего внешнего вида и может использоваться при художественной росписи для наружных и внутренних работ для защитно-декоративных покрытий.
Краска для защитно-декоративного покрытия, заключающаяся в том, что красящий пигмент минерал волконскоит равномерно распределен в среде жидкого связующего, выбранного из группы: акрил-каучуковая, эпоксидная, алкидная смола или лак, при следующем соотношении, мас.%:
| Волконскоит | 10-90 |
| Жидкое связующее | 90-10 |
причем жидкое связующее может дополнительно содержать в своем составе специальные добавки.
