Защитно-декоративная краска
Изобретение относится к химической технологии, в частности к составу краски на основе алкидной смолы, применяемой для защитно-декоративных покрытий по дереву и металлу. Защитно-декоративная краска включает пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания и растворитель. В качестве пигмента краска содержит белый пигмент - двуокись титана и цветной пигмент - порошок минерала волконскоит. Технический результат состоит в том, что краска не теряет хорошего внешнего вида, адгезии к поверхности и предохраняет поверхность от разрушительного действия воды и других атмосферных факторов, при этом краска не выделяет в окружающую среду вредных для здоровья веществ. 2 табл.
Изобретение относится к химической технологии, в частности к составу краски на основе алкидной смолы, применяемой для защитно-декоративных покрытий по дереву и металлу.
Известно, что улучшение качества алкидных эмалей 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. Большая часть их не используется для внутренних работ из-за санитарно-гигиенических ограничений. Но художники идут на применение этих красок из-за высоких декоративных свойств: сохранения цветового тона при высыхании красочного слоя, что особенно высоко ценится.
Характер адгезионного взаимодействия красочной пленки с подложкой зависит от активности поверхности пигмента, защитные свойства красочной пленки зависят от свойств системы пленкообразователь - пигмент, и в чистом виде алкидные пленки имеют малую влагостойкость, что не препятствует коррозии металлической подложки и приводит к деформации влагочувствительных подложек таких, как дерево, картон, древесностружечная плита.
Известно, что использование природных и синтетических алюмосиликатов в лакокрасочных материалах позволяет предотвратить седиментацию двуокиси титана и расслоение в двух пигментных эмалях и грунтовках за счет специфического взаимодействия между функциональными группами алкидной смолы и поверхностью частиц алюмосиликатов, в частности атомами алюминия. Причем адсорбция протекает необратимо и возрастает с повышением температуры и связана с кислотно-основным взаимодействием и с амфотерной природой алюминия.
Известно, что использование в качестве пигмента природного минерала на основе оксида железа (охра и производные от них) позволяют 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.
Известно, что большинство защитно-декоративных эмалей делают на смесях, где белый пигмент смешивают с цветными (двумя-тремя) для обеспечения соответствия эталону цветового тона, при выборе цветных пигментов учитывают необходимость обеспечения соответствующей светостойкости эмали.
Недостаток смеси пигментов в том, что они по-разному взаимодействуют с пленкообразователем в условиях хранения до использования и в лакокрасочном покрытии в процессе эксплуатации и воздействия внешних факторов окружающей среды.
Обычно смешение, называемое колеровкой, применяется непосредственно перед использованием краски. Возможные варианты колеровки: черная эмаль и белая эмаль или черная эмаль, белая эмаль и три эмали цветных. Однако смешение нескольких красок, например желтого и сине-голубого тона, не обеспечивает постоянство цветового тона пленки покрытия в процессе эксплуатации. Это существенный недостаток многопигментных красок, особенно для художественого письма или росписи.
В декоративных красках, сделанных на монопигментной основе, например, в красках на основе шпинелей отсутствует выделение вредных факторов, но 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.
Известна «Защитно-декоративная краска» (RU патент №798149, дата приоритета 06.03.78 г., заявитель «Белгородский технологический институт строительных материалов»). Краска содержит олифу, цинковые белила, барит, ультрамарин, гидрофобный мел. Недостатком краски являются низкие защитные и декоративные свойства краски.
В связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов у потребителя предъявляются все более жесткие требования к лакокрасочным материалам, особенно к защитным и декоративным свойствам красок. Свойства краски определяет в большей степени пленкообразующее вещество и пигмент. Например, краски, в которых связующим веществом является алкидная смола, создают прочную пленку, пригодную к использованию практически на любой поверхности. Такие покрытия имеют прозрачную или полупрозрачную (цветную) пленку. Состав для покрытия на алкидных связующих, смоле или лаке, применяемый в органических красках, отличается легкостью нанесения, высокой атмосферостойкостью. Адкидные связующие быстро высыхают, не усаживаются при высыхании, не желтеют и имеют стойкое глянцевое покрытие. Такие составы применяются для защиты от износа и коррозии разного рода поверхности как внутри, так и вне здания. Состав для покрытия выдерживает мокрую очистку водой с использованием обычных моющих средств.
Аналогом заявленной защитно-декоративной краски является пентафталевая эмаль, полученная известным способом («Способ получения пентафталевых эмалей», RU патент №2142484 С1 от 10.12.1999, заявитель Кузьмина В.П.), включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы - пентафталевый лак ПФ 060, пигмент, ускоритель высыхания (сиккатив ЖК-2 или 64П) и растворитель (Уайт-спирт). Этот аналог является наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков и поэтому взят за прототип изобретения. Недостатком прототипа является ограниченные декоративные свойства краски.
Технической задачей изобретения является повышение защитных свойств и улучшение декоративного эффекта защитно-декоративной краски.
Решение технической задачи достигается тем, что защитно-декоративная краска, включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания и растворитель, содержащая в качестве пигмента белый пигмент - двуокись титана и цветной пигмент - порошок минерала волконскоит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| указанное пленкообразующее | 32-69 |
| ускоритель высыхания - сиккатив | 0,1-0,5 |
| двуокись титана | 0,1-0,5 |
| волконскоит | 8-25 |
| растворитель | остальное. |
В заявленной защитно-декоративной краске в качестве пленкообразующего на основе алкидной смолы используется, например, пентафталевый лак ПФ-060 или алкидный лак ГФ-177.
Защитно-декоративная краска, изготовленная, например, на пентафталевом лаке ПФ-060, предназначена для покрытия паркетных полов для нанесения внутренних и наружных покрытий по металлу и дереву. Такая краска образует прочное и износостойкое покрытие (см. пример 1).
Защитно-декоративная краска, изготовленная на алкидном лаке ГФ-177, предназначается для покрытия деревянных, загрунтованных или окрашенных металлических поверхностей, эксплуатируемых во внешних атмосферных условиях. Этой краской красят и кухонную мебель (см. пример 2).
В заявленном составе защитно-декоративной краски для повышения защитных свойств краски в качестве белого пигмента используется двуокись титана (Ti2O). Двуокись титана обладает фотокатализными свойствами, ускоряющими расщепление водяного пара ультрафиолетовым светом, при этом появляются радикалы гидроксила, легко смываемые дождем, благодаря чему заявленная краска приобретает высокие водоотталкивающие свойства. Также двуокись титана обладает высокими преломляющими свойствами, частицы двуокиси титана участвуют в светорассеянии, преломляя свет, что способствует сохранению декоративных свойств красочного покрытия.
В составе заявленной защитно-декоративной краски в качестве цветного пигмента добавлен минерал тонкого порошка волконскоита. Волконскоит обеспечивает естественным образом матовую поверхность, что улучшает декоративный эффект защитно-декоративной краски, которая имеет приятный шелковистый блеск. Использование в составе защитно-декоративной краски волконскоита позволяет повысить защитные свойства краски: повысить влагостойкость и прочность алкидной пленки, а также повысить адгезию краски к металлической подложке.
Волконскоит - это редкий минерал, представляющий собой глину, пропитанную триоксидом дихрома Cr 203 (до 30 мас.%). 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.
В состав заявленной защитно-декоративной краски использован ускоритель высыхания, выбранный из ряда сиккативов, к которым относятся соединения металлов (в основном, свинца, марганца, кобальта, кальция, железа) с органическими кислотами. Это могут быть, например, соли нафтеновых органических кислот, так называемые нафтенаты, но могут быть применены кислота льняного масла - линолеаты, смоляная кислота канифоли - резинаты и др. Эти соли хорошо растворяются и положительно влияют на сокращение продолжительности пленкообразования на окрашенной поверхности. В заявленной защитно-декоративной краске применен сиккатив (Mn6) марки «РАДУГА-1» или (Mn3Zn17) марки «РАДУГА-2».
В состав заявленной защитно-декоративной краски входит растворитель, например, уайт-спирит или сольвент.
Способ получения защитно-декоративной краски заключается в диспергировании порошкообразного волконскоита и добавок в среде лака известным способом в бисерных мельницах до необходимой степени перетиранию по прибору «Клин». Испытания заявленной защитно-декоративной краски проводились при пограничных и средних значениях содержания компонентов, приведенных в таблице 1.
| Таблица 1. | |||
| Компонент | Рецептура, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| пленкообразующее | 32 | 50,5 | 69 |
| сиккативы | 0,1 | 0,3 | 0,5 |
| Двуокись титана | 0,1 | 0,3 | 0,5 |
| Волконскоит | 8 | 16,5 | 25 |
| уайт-спирит | Остальное | остальное | остальное |
Пример 1.
В качестве пленкообразующего выбран пентафталевый лак ПФ-60. Данные испытаний приведены в таблице 2 в сравнении с масляной краской ГОСТ10503-71 МА-15
| Таблица 2. | ||||
| Наименование показателей | МА-15 | Значение показателей образцов | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Массовая доля нелетучих веществ | 60 | 81 | 77 | 78 |
| Условная вязкость по вискозиметру В3-4 (сопло 4 мм), при 20°С | 96 | 120 | 95 | 82 |
| Степень перетирания, мкм, не более | - | 20 | 35 | 35 |
| Укрывистость в перерасчете на сырую пленку, (г/м2, не более) | 200 | 100 | 110 | 114 |
| Время высыхания до степени 3 При 20°С (час, не более) | 22 | 6 | 6 | 6 |
| Твердость по маятниковому прибору ТМЛ, (y.e., не менее) | 0,14 | 0,12 | 0,5 | 0,9 |
| Адгезия, кгс/см2 | - | 121 | 125 | 130 |
Пример 2.
В качестве пленкообразующего выбран алкидный лак ГФ-177.
Данные испытаний приведены в таблице 2 в сравнении с масляной краской марки ГОСТ10503-71 МА-15.
| Таблица 2 | ||||
| Наименование показателей | МА-15 | Значение показателей образцов | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Массовая доля нелетучих веществ | 60 | 81 | 52 | 78 |
| Условная вязкость по вискозиметру В3-4 (сопло 4 мм), при 20°С | 96 | 30 | 95 | 50 |
| Степень перетирания, мкм, не более | - | 20 | 35 | 35 |
| Укрывистость в перерасчете на сырую пленку (г/м2, не более) | 200 | 100 | 110 | 114 |
| Время высыхания до степени 3 При 20°С (час, не более) | 22 | 6 | 4 | 6 |
| Твердость по маятниковому прибору ТМЛ (y.e., не менее) | 0,14 | 0,12 | 0,5 | 0,9 |
| Адгезия, кгс/см2 | - | 121 | 125 | 125 |
При всех испытаниях защитно-декоративная краска, имеющая в своем составе двуокись титана с волконскоитом, не теряет хорошего внешнего вида, адгезии к поверхности и предохраняет последнюю от разрушительного действия воды и других атмосферных факторов.
Предлагаемая защитно-декоративная краска на основе алкидного пленкообразующего, в состав которой входит волконскоит, в силу его природного происхождения, изученных химических свойств не выделяет в окружающую среду вредных для здоровья веществ в процессе эксплуатации лакокрасочного покрытия. Заявленная краска позволяет получать покрытия с хорошими физико-механическими свойствами, высокой адгезией и прочностью на истирание, а также цветовую гамму хорошего качества и может быть использована при художественной росписи для наружных и внутренних работ, для защитно-декоративных покрытий металла с верхним пределом температуры эксплуатации 150°С.
Защитно-декоративная краска, включающая пленкообразующее на основе алкидной смолы, пигмент, ускоритель высыхания и растворитель, которая содержит в качестве пигмента белый пигмент - двуокись титана и цветной пигмент - порошок минерала волконскоит при следующем соотношении компонентов, вес.%:
| Указанное пленкообразующее | 32-69 |
| Ускоритель высыхания | 0,1-0,5 |
| Двуокись титана | 0,1-0,5 |
| Волконскоит | 8-25 |
| Растворитель | Остальное |
