Способ приготовления краски для защитно-декоративного покрытия строительных конструкций

Изобретение относится к технологии строительных материалов, предназначенных для использования в качестве защитно-декоративного покрытия по металлу, бетону, древесине, древесным плитам, асбоцементу. Способ заключается в том, что в воде диспергируют атмосферостойкие пигменты и наполнители, пеногаситель, пропиленгликоль и фосфатное гелеобразное связующее - продукт взаимодействия раствора фосфорной кислоты и нефелинового концентрата, полученного прибавлением при перемешивании к раствору фосфорной кислоты с концентрацией 20-30% Р₂О₅ нефелинового концентрата до достижения рН 1.5 или с концентрацией 11% P₂O₅ до достижения рН 3.5, отстаиванием смеси 0,5 ч, отделением после отстаивания не вскрывшихся частиц, которые не растворяются в воде, последующей термообработкой смеси при 80-100°С, охлаждением, промывкой, фильтрацией на вакуум-фильтре до 50-70% влажности, удалением фильтрата водорастворимых солей с получением на фильтре фосфатного связующего гелеобразного с последующим введением пасты декоративной слюды, полученной прокаливанием слюдяного отхода, измельчением мокрым способом при высокоскоростном режиме перемешивающего устройства, снабженного фрезой, 30 мас.% прокаленного слюдяного отхода в 69-70 мас.% воды, с добавкой антистатика в количестве 0,5-1 мас.%, промывкой и фильтрацией, затем при низкоскоростном режиме перемешивающего устройства вводят воднодисперсионое связующее и акриловый загуститель. Получаемая по данному способу краска имеет глянцево-шелковистый блеск при высоком содержании латексного связующего 45-55 мас.% и шелковистый блеск при более низком содержании латексного связующего 25-40 мас.%. Она устойчива к влаге и загрязнению. Большинство сильно пылящих компонентов: диоксид кремния, фосфаты алюминия, микронизированную слюду, вводят в краску в виде пасты, что делает производство максимально безопасным. Пленка краски эластична, безусадочна, устойчива к загрязнению и сильному перепаду температур.

 

Изобретение относится к технологии строительных материалов, предназначенных для использования в качестве защитно-декоративного покрытия по металлу, бетону, древесине, древесным плитам, асбоцементу.

Известна композиция для защитно-декоративного покрытия, включающая мас.%: фосфатное связующее - фосфорная кислота (в пересчете на 100% Н₃PO₄) 2,5-10, цинксодержащее соединение - 0,7-2,8, наполнитель и пигмент - 18,0-39,5, поверхностно-активное вещество - 0,5-2,0, латекс - 35-58; один из группы компонентов: оксид кальция, кальцийсодержащая соль - 0,1-0,7 по СаО, один компонент из группы: борная кислота, соль борной кислоты - 0,05-3,2 по Н₃BO₃ 2,2-10, цинксодержащее соединение - 0,7-2,8, наполнитель и пигмент - 18,0-39,5, поверхностно-активное вещество - 0,5-2,0, латекс - 35-58; один из группы компонентов: оксид кальция, кальцийсодержащая соль - 0,1-0,7 по СаО, один компонент из группы: борная кислота, соль борной кислоты - 0,05-3,2 по Н₃ВО₃; вода остальное (SU №1715765. Кл. С04В 28/34, 29.02.1992).

Описанная композиция имеет недостатки: недостаточно устойчива при хранении, обладает невысокой водоустойчивостью, что ограничивает ее использование для внешних покрытий. Кроме того, для получения такой композиции требуются дорогие компоненты.

Известна композиция для защитно-декоративного покрытия, включающая, мас.%: фосфатное связующее - 7-17; пигмент - по крайней мере один из компонентов группы: диоксид титана, оксид железа, оксид хрома, шпинель, смесь оксидов из группы: оксид хрома, оксид кобальта, хромат бария, цинка, фталоцианиновый пигмент и смесь указанных компонентов, осажденный на наполнителе - 3-12; наполнитель - по крайней мере, один компонент из группы: оксид кремния, диатомитовый кремнезем, андезитовая пыль, шунгит, кислый шлак, шлам флотации фосфоритных или апатитовых руд, кислая зола-унос, сульфат бария, фосфогипс и смесь указанных компонентов - 4-30; поверхностно-активное вещество 0.4-2.0; латекс - 25-55; а также, по крайней мере, один из компонентов из группы: аэросил, белая сажа, глина, гидролизованный акрилат - 0.15-3.0, пеногаситель - 0.2-2.0; вода - остальное. Также могут быть введены поверхностно-активные вещества и/или антисептик в количестве 2-7% (RU №2097356, кл. С04В 28/34, 27.11.1997).

Известная композиция обладает рядом недостатков. Во-первых, в качестве фосфатного связующего используют дорогой реагент фосфаткальцийцинкнитратборат. Во-вторых, помимо пигмента, в качестве которого используются дорогие и зачастую токсичные компоненты, в состав рецептуры вводится дополнительно тиксотропная добавка, диспергатор и другие функциональные добавки (аэросил, белая сажа и т.д.). Все это увеличивает количество компонентов в составе краски, и, соответственно, ее цена повышается.

Наиболее близким аналогом является краска для защитно-декоративного покрытия строительных конструкций, включающая фосфатное связующее, оболочковый пигмент, латекс и воду. В качестве фосфатного связующего она содержит продукт взаимодействия фосфорной кислоты, нефелинового концентрата и полиакриламида при их весовом соотношении 0,5:1:0.15, полученный постепенным добавлением к раствору фосфорной кислоты с концентрацией 11% P₂O₅ при перемешивании нефелинового концентрата до достижения рН 3,5-4,0, выдерживанием смеси 0,5 ч, отделением не вскрывшихся частиц нефелина и последующим добавлением полиакриламида и перемешиванием в течение 1 ч, в качестве оболочкового пигмента и наполнителя - композицию оболочкового строения, в которой роль носителя выполняет один из перечисленных продуктов: тонкодисперсный порошок слюды, фосфат алюминия в смеси с оксидом кремния, сульфат кальция, зола-унос тепловых станций, тонкодисперсные шламы флотации, содержащие природные алюмо-железо-кальцийсиликаты, а оболочкой носителя служат оксиды железа или титана при следующем соотношении компонентов в краске, мас.%:

Указанное фосфатное связующее	10-25
Композиция оболочкового строения	15-40
Латекс	25-40
Вода	Остальное

Фосфатное связующее имеет в своем составе кремнегель, который выполняет роль диспергатора и загустителя, сокращающего продолжительность диспергирования и повышающего агрегативную устойчивость краски (RU №2179540, кл. С04В 41/67, С09Д 1/00, 28.03.2000).

Композиция имеет ряд недостатков: краска содержит продукт взаимодействия фосфорной кислоты и нефелинового концентрата, в том числе водорастворимые соли калия и натрия. Жидкое фосфатное связующее требует дополнительных емкостей для его хранения. Этот недостаток можно достаточно легко устранить. Продукты взаимодействия фосфорной кислоты и нефелинового концентрата, не растворимые в воде, образуют гелеобразный осадок, который легко отделяется фильтрацией от жидкой составляющей суспензии. При этом водорастворимые соли переходят в фильтрат и могут быть легко удалены. Гелеобразное фосфатное связующее может быть затарено в полиэтиленовые мешки и имеет неограниченный срок хранения. Данная рецептура ограничена специфическими пигментами и не всегда обеспечивает высокую барьерную защиту несмотря на то, что включает тонкодисперсный порошок слюды. Слюда, измельченная традиционным способом, не обеспечивает высокую барьерную защиту, так как частицы имеют форму кубика.

В основу настоящего изобретения была положена задача: повысить сухой остаток в краске, улучшить технические характеристики лакокрасочного покрытия: водостойкость, стойкость к перепадам температур, атмосферостойкость, светостойкость, стойкость к загрязнению.

Поставленная задача достигается тем, что в краску добавляют декоративную слюду, имеющую зеркальную поверхность и толщину меньше 1 мкм. Для того чтобы не повредить зеркальную поверхность чешуек и увеличить сухой остаток, декоративную слюду вводят не на стадии диспергирования, а после, перед подачей связующего. Декоративную слюду готовят следующим образом: слюдяные отходы, которые образуются при производстве слюды щипаной ГОСТ 3028-78 или при производстве термоупорных материалов на основе слюды, предварительно прокаливают при температуре 700-800°С, затем загружают в емкость, оборудованную перемешивающим устройством с фрезой и двумя режимами скоростей, в количестве 30 мас.%. В емкость предварительно заливают горячую воду из расчета 69-70 мас.%, вводят антистатик 0,5-1 мас.%. Перемешивающее устройство переводят на высокоскоростной режим работы и перемешивают 7-8 часов. Потом переводят мешалку на низкоскоростной режим работы, полученный материал разбавляют водой и осуществляют фильтрацию с промывкой. Затем делают красочный замес. В диссольвер заливают горячую воду 15-30 мас.%, при перемешивании на низкоскоростном режиме перемешивающего устройства загружают фосфатное связующее гелеобразное, в пересчете на сухой остаток 0,5-4 мас.%, атмосферостойкие пигменты и наполнители 20-40 мас.%, пеногаситель 0,1-0,5 мас.%, пропиленгликоль 1-2 мас.% и перемешивающее устройство переводят на высокоскоростной режим. Перемешивание осуществляют до получения пигментного перетира 10 мкм. Затем загружают пасту декоративной слюды в пересчете на сухой остаток 2-10 мас.%. Через 20-30 минут, после того как слюда равномерно распределится в составе пасты, перемешивающее устройство переводят на низкоскоростной режим работы и вводят воднодисперсионное связующее 25-55 мас.%, загуститель 0,3-1 мас.%.

Водостойкость повышается за счет повышения барьерной защиты, которую обеспечивают тончайшие пластинки слюды, равномерно распределенные наночастицами фосфатного связующего гелеобразного.

Стойкость к перепадам температур обеспечивается высокой эластичностью и безусадочностью слюдяных пластинок.

Дополнительная светостойкость обеспечивается за счет того, что чешуйки слюды имеют зеркальную поверхность и коэффициент отражения преобладает над коэффициентом рассеяния.

Стойкость к загрязнению обеспечивается за счет того, что лакокрасочная пленка становится гладкой и водоотталкивающей.

Зеркальность поверхности слюдяных пластин обеспечивается тем, что толщина слюдяных пластин ничтожно мала, меньше 1 мкм, и за счет этого дефекты имеют толщину меньше световой волны.

Минимальная толщина слюдяных пластин достигается за счет того, что предварительно ослабленные прокаливанием связи между чешуйками не восстанавливаются при измельчении в присутствии антистатика.

Высокий сухой остаток достигается за счет способа введения пигментов. Сначала диспергируют традиционные пигменты. Паста сильно густая в начале диспергирования не позволила бы ввести дополнительное количество пигментов. В конце диспергирования паста разжижается, а введенная дополнительно декоративная слюда не требует диспергирования.

При введении на измельчение слюды в количестве <30 мас.% не только увеличивается время измельчения, но и не достигается нужная дисперсность 5-100 мкм.

При введении на измельчение слюды в количестве >30 мас.% мешалка не будет перемешивать материал.

При введении на измельчение слюды антистатик в количестве <0,5 мас.% чешуйки слюды не будут иметь толщину меньше 1 мкм.

При введении на измельчение слюды антистатик в количестве >1 мас.% будет наблюдаться сильное пенообразование и чешуйки слюды не будут иметь толщину меньше 1 мкм.

Загрузка декоративной слюды вместе со всеми пигментами на диспергирование не позволит получить высокий сухой остаток.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Слюдяные отходы предварительно прокаливают при температуре 700-800°С. В емкость, оборудованную перемешивающим устройством с фрезой и двойным режимом переключения скоростей, заливают горячую воду из расчета 69-70 мас.%, затем загружают прокаленную слюду в количестве 30 мас.% и вводят антистатик 0,5-1 мас.%. Перемешивающее устройство переводят на высокоскоростной режим работы и перемешивают 7-8 часов. Потом переводят мешалку на низкоскоростной режим работы, полученный материал разбавляют водой и осуществляют фильтрацию с промывкой. Далее готовят красочный замес. В емкость заливают горячую воду 15-30 мас.%, при перемешивании на низкоскоростном режиме перемешивающего устройства загружают фосфатное связующее гелеобразное, в пересчете на сухой остаток 0,5-4 мас.%, атмосферостойкие пигменты и наполнители 20-40 мас.%, пеногаситель 0,1-0,5 мас.%, пропиленгликоль 1-2 мас.%. Мешалку переводят на высокоскоростной режим. Перемешивание осуществляют до получения пигментного перетира 10 мкм. Затем загружают пасту декоративной слюды в пересчете на сухой остаток 2-5 мас.%. Через 20-30 минут, после того как слюда равномерно распределится в составе пасты, мешалку переводят на низкоскоростной режим работы и вводят воднодисперсионное связующее 25-55 мас.%, загуститель 0,3-1 мас.%.

Пример 1. В емкость, имеющую объем не менее 1 литра, с перемешивающим устройством и режущей фрезой, имеющим двухскоростной режим работы, заливают горячую воду 463 мл (69 мас.%), включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы, загружают предварительно прокаленные отходы слюды в количестве 200 г (30 мас.%), вводят 7 г антистатика (1 мас.%). Перемешивающее устройство выводят на высокоскоростной режим работы и осуществляют перемешивание 7-8 часов. Перемешивающее устройство выводят на низкоскоростной режим работы и в емкость доливают воду до 1 литра. Содержимое стакана выливают на вакуум-фильтр, фильтруют, еще 3 раза заливают водой и снова фильтруют. Фильтрат удаляют, а слюдяную пасту собирают с фильтра. В емкость, имеющую объем не менее 10 л, заливают горячую воду 1700 мл (17 мас.%), загружают 400 г (4 мас.%) в пересчете на сухой остаток 1,2 мас.% фосфатного связующего гелеобразного. Включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы и тщательно перемешивают, затем загружают 1900 г (19 мас.%) диоксида титана, 970 г (9,7 мас.%) наполнителя - оксида алюминия «Прокаль», 30 г (0,3 мас.%) пеногасителя типа BYK-036, представляющего собой эмульсию гидрофобных компонентов и минерального масла на основе парафина, содержащего силикон, 100 г (1 мас.%) пропиленгликоля, и переключают перемешивающее устройство на высокоскоростной режим работы. Через 7-8 часов загружают пасту декоративной слюды 260 г (2,6 мас.%) в пересчете на сухой остаток 2 мас.%. Через 20-30 минут перемешивающее устройство переводят на низкоскоростной режим работы и вводят 4600 г (46 мас.%) латексного связующего типа СКС-65 ГП-Б и 40 г (0,4 мас.%) загустителя типа «Акрисол ТТ-935», представляющего собой молочно-белую дисперсию акрилового полимера. Перемешивают до получения однородной массы и затаривают. Полученная краска дает блестящую, гладкую пленку, устойчивую к влаге и загрязнению, имеет следующие технические характеристики:

Укрывистость, г/м2	90
% от критического объемного наполнения	55
Массовая доля нелетучих веществ, %	55

Пример 2. В емкость, имеющую объем не менее 1,5 литра, с перемешивающим устройством и режущей фрезой, имеющим двухскоростной режим работы, заливают горячую воду 814 мл (69,5 мас.%), включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы, загружают предварительно прокаленную слюду 350 г (30 мас.%), вводят 6 г антистатика (0,5 мас.%). Перемешивающее устройство выводят на высокоскоростной режим работы и осуществляют перемешивание 7-8 часов. Перемешивающее устройство выводят на низкоскоростной режим работы и в емкость доливают воду до 1,5 литров. Содержимое стакана выливают на вакуум-фильтр, фильтруют, еще 3 раза заливают водой и снова фильтруют. Фильтрат удаляют, а слюдяную пасту собирают с фильтра. В емкость, имеющую объем не менее 10 л, заливают горячую воду 2090 мл (20,9 мас.%), загружают 300 г (3 мас.%) в пересчете на сухой остаток 1 мас.% фосфатного связующего гелеобразного. Включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы и тщательно перемешивают, затем загружают 1660 г (16,6 мас.%) диоксида титана, 1300 г (13 мас.%) наполнителя - микронизированный сфен, 30 г (0,3 мас.%) пеногасителя типа BYK-036, представляющего собой эмульсию гидрофобных компонентов и минерального масла на основе парафина, содержащую силикон, 100 г (1 мас.%) пропиленгликоля, и переключают перемешивающее устройство на высокоскоростной режим работы. Через 7-8 часов загружают пасту декоративной слюды 450 г (4,5 мас.%) в пересчете на сухой остаток 3,5 мас.%. Через 20-30 минут перемешивающее устройство переводят на низкоскоростной режим работы и вводят 4030 г (40,3 мас.%) латексного связующего типа СКС-65 ГП-Б и 40 г (0,4 мас.%) загустителя типа «Акрисол ТТ-935», представляющего собой молочно-белую дисперсию акрилового полимера. Перемешивают до получения однородной массы и затаривают. Полученная краска дает шелковистую пленку, устойчивую к влаге и загрязнению, имеет следующие технические характеристики:

Укрывистость, г/м2	100
% от критического объемного наполнения	65
Массовая доля нелетучих веществ, %	54

Пример 3. В емкость, имеющую объем не менее 2 литра, с перемешивающим устройством и режущей фрезой, имеющим двухскоростной режим работы, заливают горячую воду 1153 мл (69 мас.%), включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы, загружают предварительно прокаленную слюду 500 г (30 мас.%), вводят 17 г антистатика (1 мас.%). Перемешивающее устройство выводят на высокоскоростной режим работы и осуществляют перемешивание 7-8 часов. Перемешивающее устройство выводят на низкоскоростной режим работы и в емкость доливают воду до 2 литров. Содержимое стакана выливают на вакуум-фильтр, фильтруют, еще 3 раза заливают водой и снова фильтруют. Фильтрат удаляют, а слюдяную пасту собирают с фильтра. В емкость, имеющую объем не менее 10 л, заливают горячую воду 2000 мл (20 мас.%), загружают 350 г (3,5 мас.%) в пересчете на сухой остаток 1,1 мас.% фосфатного связующего гелеобразного. Включают перемешивающее устройство на низкоскоростной режим работы и тщательно перемешивают, затем загружают 1530 г (15,3 мас.%) диоксида титана, 1470 г (14,7 мас.%) атмосферостойкого наполнителя - оксида алюминия «Прокаль», 30 г (0,3 мас.%) пеногасителя типа BYK-036, представляющего собой эмульсию гидрофобных компонентов и минерального масла на основе парафина, содержащую силикон, 100 г (1 мас.%) пропиленгликоля, и переключают перемешивающее устройство на высокоскоростной режим работы. Через 7-8 часов загружают пасту декоративной слюды 660 г (6,6 мас.%) в пересчете на сухой остаток 5 мас.%. Через 20-30 минут перемешивающее устройство переводят на низкоскоростной режим работы и вводят 3820 г (38,2 мас.%) латексного связующего типа СКС-65 ГП-Б и 40 г (0,4 мас.%) загустителя типа «Акрисол ТТ-935», представляющего собой молочно-белую дисперсию акрилового полимера. Перемешивают до получения однородной массы и затаривают. Полученная краска дает шелковистую пленку, устойчивую к влаге и загрязнению, имеет следующие технические характеристики:

Укрывистость, г/м2	110
% от критического объемного наполнения	70
Массовая доля нелетучих веществ, %	55

Приведенные примеры свидетельствуют, что, несмотря на то, что % от критического объемного наполнения растет, краска по-прежнему имеет шелковистый блеск и высокую устойчивость к влаге и загрязнению. Такое возможно за счет все увеличивающегося процентного содержания тонкой слюды с зеркальной поверхностью чешуек. Большинство сильно пылящих компонентов: диоксид кремния, фосфаты алюминия, микронизированная слюда, вводятся в краску в виде пасты, делая производство максимально безопасным. Пленка краски легко пристраивается к любому перепаду температур, растягивается и снова возвращается к своим размерам, не образуя при этом не только крупных дефектов, но и микротрещин.

Способ приготовления краски для защитно-декоративного покрытия строительных конструкций, включающий диспергирование в воде атмосферостойких пигментов и наполнителей, пеногасителя, пропиленгликоля и фосфатного гелеобразного связующего - продукта взаимодействия раствора фосфорной кислоты и нефелинового концентрата, полученного прибавлением при перемешивании к раствору фосфорной кислоты с концентрацией 20-30% P₂O₅ нефелинового концентрата до достижения рН - 1,5 или с концентрацией 11% P₂O₅, до достижения рН - 3,5, отстаиванием смеси 0,5 ч, отделением после отстаивания невскрывшихся частиц, которые не растворяются в воде, последующей термообработкой смеси при 80-100°С, охлаждением, промывкой, фильтрацией на вакуум-фильтре до 50-70% влажности, удалением фильтрата водорастворимых солей, с получением на фильтре фосфатного связующего гелеобразного с последующим введением пасты декоративной слюды, полученной прокаливанием слюдяного отхода, измельчением мокрым способом при высокоскоростном режиме перемешивающего устройства, снабженного фрезой 30 мас.% прокаленного слюдяного отхода в 69-70 мас.% воды, с добавкой антистатика в количестве 0,5-1 мас.%, промывкой и фильтрацией, затем при низкоскоростном режиме перемешивающего устройства вводят вводно-дисперсионное связующее и акриловый загуститель при следующем соотношении компонентов в краске, мас.%:

Вода	15-30
Гелеобразное фосфатное связующее в пересчете на сухой остаток	0,5-4
Атмосферостойкие пигменты и наполнители	20-40
Паста декоративной слюды в пересчете на сухой остаток	2-10
Пеногаситель	0,1-0,5
Пропиленгликоль	1-2
Водно-дисперсионное связующее	25-55
Акриловый загуститель	0,3-1