Состав для грунтовки
Владельцы патента RU 2322467:
Лобачева Галина Константиновна (RU)
Салдаев Александр Макарович (RU)
Фоменко Алексей Петрович (RU)
Утробин Николай Павлович (RU)
Изобретение относится к области составов грунтовок для противокоррозионных покрытий, наносимых на поверхность преимущественно черных металлов в машиностроении, а также древесных и других материалов. Состав для грунтовки содержит лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель, мел марки М-5, в качестве диспергатора - лецитин, в качестве сиккатива - сиккатив НФ-1 и шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства со следующим химическим составом, мас.%: SiO2 - 7,76; Р - 0,041; Cr общ. - 1,0; Al2O3 - 0,93; TiO2 - 0,099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe2O3 - 32,02; CaF2 - 5,26, CaO (недопал) - 0,89, при гранулометрическом составе шлама до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%. Технический результат состоит в снижении себестоимости и повышении эксплуатационных характеристик грунтовки при покрытии широкого спектра поверхностей в машиностроении и строительстве. 6 табл.
Изобретение относится к области составов грунтовки для противокоррозионных покрытий, наносимых на поверхность преимущественно черных металлов в машиностроении, а также древесных и других материалов.
Известна водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение на основе диглицидилового эфира бисфенола А, отверждающий агент, выбранный из группы, включающей водные или снижающие содержание воды модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов, и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент, содержащий безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку, которую выбирают из группы, включающей смеси молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси; упомянутое водное эпоксидное соединение представляет собой водную нелетучую дисперсию модифицированных эпоксидных соединений с массой на эпоксидную группу от 450 до 700 и вязкостью от 12 до 19 Па·с; дисперсия основана на полифункциональной смоле, имеющей среднюю молекулярную массу и образующей при отверждении полимер с высокой степенью сшивки и с чрезвычайно высокими прочностью и стойкостью; дисперсия основана на водной дисперсии полутвердой стандартной эпоксидной смоле на основе бисфенола А, причем эпоксидная смола характеризуется высокой молекулярной массой; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 5 до 50 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 15 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции; модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов имеют аминное число от 300 до 450; грунтовка дополнительно содержит гидрофобный отверждающий агент для повышения водостойкости и коррозионной стойкости, который представляет собой фениловый эфир пропиленгликоля и/или 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 5 до 15 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; безхроматный ингибирующий коррозию пигмент дополнительно содержит пигменты-наполнители; безхроматной ингибирующий коррозию добавкой является смесь молибдата церия с вольфраматом стронция; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 15 до 40 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 25 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 25 до 60 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 40 до 55 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки (RU патент №2269556 С2, МПК С09D 5/08, С09D 5/12, С09D 5/02, С09D 163/02, С08L 63/02 (2006.01). Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка / Бхатина Промила П. (US). - Заявка №2003134603/04; Заявлено 01.12.2003; Опубл. 10.02.2006, Бюл. №4 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №4).
К недостаткам описанной водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовки, несмотря на снижение в составе грунтовки шестивалентного хрома, относится высокая себестоимость 1 кг грунтовки.
Известна грунтовка битумно-полимерная "Биом", содержащая нефтяной битум и бензин, в которой вышеуказанная грунтовка дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, шерстный жир и сольвент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Битум нефтяной | 30,0-45,0 |
| Инден-кумароновая смола | 2,0-3,0 |
| Шерстный жир | 0,5-2,0 |
| Сольвент | 5,0-10,0 |
| Бензин | 40,0-62,5 |
(RU патент №2219213 С2, МПК7 С09D 195/00. Грунтовка битумно-полимерная "Биом" / Б.М.Аникеев, Д.С.Баркалов, А.С.Черных (RU). - Заявка №2002101540/04; Заявлено 14.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл. №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).
К недостаткам описанной битумно-полимерной грунтовки "Биом" относится ограниченная область применения.
Близким аналогом к заявленному объекту относится состав для грунтовки, включающий каучук бутадиеннитрильный, смолу фенолформальдегидную, серу, белила цинковые, гексаметилентетрамин и органический растворитель, в котором он дополнительно содержит углерод технический при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Каучук бутадиеннитрильный | 100 |
| Смола фенолформальдегидная | 60-135 |
| Сера | 3,1-4,5 |
| Белила цинковые | 7,7-20 |
| Гексаметилентетрамин | 6,6-15 |
| Углерод технический | 50-200 |
| Органический растворитель | 800-1500 |
(RU патент №2219210 С2, МПК7 С09D 109/02, С09D 5/12, С09D 5/08. Состав для грунтовки / Л.В.Молев, В.А.Засова, В.В.Поповский (RU). - Заявка №2002102141/04; Заявлено 23.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).
К недостаткам описанного состава грунтовки, несмотря на схожесть решаемой технической задачи, относятся высокая себестоимость продукта и ограниченная среда применения.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является грунтовочная композиция, включающая пленкообразующие в виде глифталевого лака ГФ-01, пигмент красный железоокисный, тетраоксихромат цинка, белила цинковые, микротальк, сиккатив ЖК-1, флотореагент - оксоль Т-80, ксилол (растворитель) и соль первичного амина фракции C10-C16 и концентраты низкомолекулярных жирных кислот фракции С1-С4. (SU авторское свидетельство №1815982 А1, М. кл. С09D 167/08, С09D 5/06, С09D 5/12, 27.08.1995).
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - разработка нового состава грунтовки с использованием шлаков сухой газоочистки сталеплавильного производства.
Технический результат - снижение себестоимости и повышение эксплуатационных характеристик грунтовки при покрытии широкого спектра поверхностей в машиностроении и в строительстве.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном составе грунтовки, включающем лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель, согласно изобретению, он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства состава, мас.%: SiO2 - 7,76; Р - 0,041; Cr общий - 1,0; Al2O3 - 0,93; TiO2 - 0.099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe2O3 - 32,02; CaF2 - 5,26; СаО (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел марки М-5, лецитин в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, а в качестве расгворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Лак ГФ-01 | 43,06 |
| Мел марки М-5 | 16,75 |
| Пигмент красный | 9,48 - 11,34 |
| Указанный шлам | |
| сухой газоочистки | 12,92 - 14,92 |
| Сиккатив НФ-1 | 2,3 |
| Растворитель ТС-1 | 11,49 - 13,49 |
| Лецитин | 2,0 |
Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами, экспериментальными данными химического анализа шлака сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь", вариантами рецептур, показателями качества предложенной грунтовки и сведениями экономической эффективности.
Технологический процесс получения грунтовки включает следующие стадии: приготовление замеса и диспергирование пигментной пасты. Пигмент диспергируется во всем необходимом по рецептуре количестве связующего.
Приготовление замеса производят в быстроходном смесителе. В него сначала загружают связующее (пигмент красный желтого оттенка и лак ГФ-01). Затем подают мел марки М-5 и шлам сухой газоочистки, прошедший предварительный отсев крупной фракции. При перемешивании отдельными порциями вводят пигмент. Перемешивание пасты после окончания загрузки пигмента продолжают до получаса, т.е. до образования однородной массы. Приготовленную пасту с помощью насоса-дозатора подают в бисерную мельницу. Для обеспечения непрерывной работы бисерной мельницы устанавливают промежуточные емкости, снабженные тихоходными мешалками во избежание оседания пигмента. Для увеличения степени диспергирования в технологической линии производства грунтовки последовательно установлены две бисерные мельницы для перетирания компонентов. Окончательное составление грунтовки производят в смесителе. В него сначала загружают жидкие компоненты (лак ГФ-01, растворитель ТС-1, добавки сиккатив НФ-1 и лецитин), а затем при перемешивании вводят прошедшую через вторую бисерную мельницу пигментную пасту.
Химическая основа сиккатива марки НФ-1
Сиккативы НФ-1, НФ-1-0
Описание
Жидкие нафтенатные сиккативы, представляющие собой растворы в органическом растворителе солей тяжелых металлов синтетических или дистиллированных нафтеновых кислот (для сиккатива НФ-1-0-2-этилгексановой кислоты).
Область применения
Сиккативы применяются в качестве добавок к лакокрасочным материалам при их производстве и применении.
Техническая документация
| Сиккатив НФ-1 | ГОСТ 1003-73 |
| Сиккатив НФ-1-0 | ТУ 2311-140-05800142-2003 |
| № | Наименование показателя | Норма для марок | |
| НФ-1 | НФ-1-0 | ||
| 1. | Цвет по йодометрической шкале, мг. J2/100 см3, не темнее | 500 | 500 |
| 2. | Внешний вид | Прозрачная однородная жидкость, без осадка и посторонних примесей | |
| 3. | Массовая доля нелетучих веществ, %, не более | 32 | 32 |
| 4. | Массовая доля металла, % | ||
| - свинца, | 4,5-5,0 | 4,5-5,0 | |
| - марганца | 0,9-1,3 | 0,9-1,3 | |
| 5. | Стабильность раствора | Не должно быть помутнения и осадка, раствор должен быть прозрачным | |
| 6. | Температура вспышки, °С | 33 | 33 |
| 7. | Массовая доля суспендированного твердого вещества в сиккативе, %, не более | 0,1 | 0,1 |
Растворитель ТС-1.
Описание:
растворитель ТС-1 - топливо для реактивных двигателей.
Область применения:
применяется в качестве растворителя при производстве ЛКМ.
Техническая документация:
ТС-1 ГОСТ 10227-86 с изменениями 1, 2.
Основные свойства (имеющие значение для ЛКМ):
| № | Наименование показателя | Норма показателя |
| 1. | Плотность при 20°С, кг/м3, не менее | 775 |
| 2. | Кислотное число, мг КОН/100 см3 топлива, не более | 0,7 |
| 3. | Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже | 28 |
| 4. | Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более | 22 |
| 5. | Содержание механических примесей и воды | Отсутствие |
После этого смесь тщательно перемешивают в течение 6-8 часов и проверяют материал на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.
Вязкость грунтовки корректируют добавлением лака или растворителя, а цвет - введением приготовленных пигментных паст.
Химический состав твердого шлама сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" представлен в таблице 1.
Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки в трех вариантах опыта при процентном соотношении 24,4; 12,92 и 14,92 представлена в таблице 2. Показатели качества полученной грунтовки и результаты испытаний приведены в таблицах 3 и 4.
В таблице 5 представлены данные, дающие основание, что себестоимость грунтовки по описанной рецептуре не будет превышать 12050,45 рублей за 1 тонну.
В связи с планируемым увеличением производства стали в ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" до 1000000 т ежегодно будет накапливаться шлам сухой газоочистки до 904 тонн.
В настоящее время стоимость 1 кг покупной грунтовки - 40 рублей.
Состав грунтовки можно наносить методами окунания, пневматическим или безвоздушным распылением, валиком, кистью при температуре не ниже 10°С на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность металла.
Толщина наносимого покрытия на поверхность металлических изделий должна быть на менее 0,1 мм. Покрытие должно быть высушено при температуре 160-180°С в течение 20-30 минут. Грунтовку предлагаемого состава можно применять самостоятельно или в системе покрытий. В последнем случае грунтовку можно перекрывать эмалями любого типа. При перекрытии грунтовки нитроэмалями требуется выдержка грунтового покрытия не менее 6 часов.
Допускается перекрытие грунтовки лакокрасочными материалами с температурой термообработки свыше 200°С. Результаты испытания покрытия на основе предложенной грунтовки с наполнителем шлама сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь" приведены в таблице 4.
Как следует из данных таблиц 2, 3 и 4, покрытие на основе грунтовки предлагаемого состава в сравнении с покрытиями на основе известных грунтовок обладает практически равными или вышезащитными свойствами, устойчиво к внешним негативным условиям эксплуатации.
| Таблица 1 Химический состав твердого шлама электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" (пыль сухой газоочистки ЭСПЦ-1) | |||
| № п/п | Наименование | Химический состав | Содержание, мас.% |
| 1 | Оксид кремния | SiO2 | 7,76 |
| 2 | Фосфор | Р | 0,041 |
| 3 | Хром общий | Cr общий* | 1,0 |
| 4 | Оксид алюминия | Al2O3 | 0,93 |
| 5 | Оксид титана | TiO2 | 0,099 |
| 6 | Оксид марганца | MnO | 2,29 |
| 7 | Оксид кальция | СаО | 21,3 |
| 8 | Оксид магния | MgO | 24,5 |
| 9 | Окись железа | FeO | 3,91 |
| 10 | Двуокись железа | Fe2O3 | 32,02 |
| 11 | Фторид кальция | CaF2 | 5,26 |
| 12 | Оксид кальция | СаО (недопал) | От 0,89 |
| * В состав Cr общий включены Cr2O3 и CrO3. |
| Таблица 2 Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки электросталеплавильного цеха ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"", мас.% | ||||
| № п/п | Наименование компонентов рецептуры грунтовки | Варианты рецептур с использованием шлама сухой газоочистки | ||
| Опыт 1 (без отсева) | Опыт 2 (после отсева) | Опыт 3 (после отсева | ||
| 1 | Лак ГФ-01 | 43,06 | 43,06 | 43,06 |
| 2 | Мел, марки М-5 | 16,75 | 16,75 | 16,75 |
| 3 | Пигмент красный | - | 11,34 | 9,48 |
| 4 | Шлам сухой газоочистки | 24,4 | 12,92 | 14,92 |
| 5 | Сиккатив НФ-1 (НФ-1-0) | 2,3 | 2,3 | 2,3 |
| 6 | Растворитель ТС-1 | 13,49 | 11,63 | 11,49 |
| 7 | Лецитин в качестве диспергатора | - | 2,0 | 2,0 |
| 8. | Итого: | 100 | 100 | 100 |
| Таблица 3 Показатели качества грунтовки с использованием шлака сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" | ||||
| № п/п | Наименование компонентов рецептуры грунтовки | Варианты рецептур с использованием шлама сухой газоочистки | ||
| Опыт 1 (без отсева) | Опыт 2 (после отсева) | Опыт 3 (после отсева | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Внешний вид | Не соответствует требованиям ГОСТ | Соответствует ГОСТ | Соответствует ГОСТ |
| 2 | Цвет покрытия | Не соответствует требованиям ГОСТ | Соответствует ГОСТ | Соответствует ГОСТ |
| 3 | Условная вязкость, с | 51 | 49 | 70 |
| 4 | Массовая доля нелетучих, % | 56,0 | 58,6 | 60,0 |
| 5 | Степень перетира, мкм | 90 (7 часов) | 40 (6,5 часов) | 40 (6,5 часов) |
| 6 | Прочностные характеристики: | |||
| 6.1 | Адгезия, балл | 1 | 1 | 1 |
| 6.2 | Удар, см | 70 | 70 | 70 1 |
| 6.3 | Изгиб, мм | 1 | 1 | 1 |
| 6.4 | Твердость, у.е. | 0,26 | 0,20 | 0,15 |
| 7 | Устойчивость к внешним условиям | Не устойчив | Устойчив | Устойчив |
| Таблица 4 Результаты испытаний заявленной грунтовки по вариантам опыта | |||||
| № п/п | Качественные показатели покрытия заявленной грунтовкой | Количественные показатели по опытам | Соответствие требованиям технических условий (ТУ) | ||
| Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 | |||
| 1 | Содержание сухого остатка, % | 27,1 | 26,3 | 24,7 | Соответствует |
| 2 | Вязкость по В3-4, с | 51 | 49 | 70 | Соответствует |
| 3 | Адгезия к стальной поверхности по методу постепенного отслаивания, г/см | 1260 | 1820 | 1980 | Соответствует |
| 4 | Твердость в относительных единицах по маятниковому прибору М-3 | 0,26 | 0,20 | 0,15 | Соответствует |
| 5 | Устойчивость к действию 3%-ного раствора NaCl, сутки (до начала коррозии) | 27 | 21 | 24 | Соответствует |
| 6 | Устойчивость к повышенной влажности при 50°С, сутки | 130 | 140 | 127 | Соответствует |
| 7 | Устойчивость к дистиллированной воде, сутки | 146 | 132 | 126 | Соответствует |
| Таблица 5 Смета затрат по участку лакокрасочных изделий (Объем производства 70,00 т) | ||||||
| Наименование статей | Единица измерения | На выпуск 70 тонн | На 1 тонну | |||
| Цена за единицу | Кол-во | Сумма, тыс.руб. | Кол-во | Сумма, руб. | ||
| На производство | 630,06 | 9000,87 | ||||
| основные материалы | тыс.руб. | 630,00 | 9000,00 | |||
| шлам газоочисток | тонн | 49,00 | 0,7 | |||
| лак | тонн | 30,00 | 21,00 | 630,00 | 0,3 | 9000,00 |
| Энергетические затраты | тыс.руб. | 0,06 | 0,87 | |||
| электроэнергия | тыс.кВт | 874,14 | 70,00 | 0,06 | 1,0 | 0,87 |
| Цеховые затраты | 213,47 | 3049,58 | ||||
| Фонд оплаты труда (ФОТ) | тыс.руб. | 40,00 | 571,43 | |||
| Начисления на ФОТ | тыс.руб. | 11,24 | 160,57 | |||
| Текущий ремонт | тыс.руб. | 20,00 | 285,71 | |||
| Содержание основных средств | тыс.руб. | 23,00 | 328,57 | |||
| вспомогательные материалы | тыс.руб. | 3,00 | 42,86 | |||
| услуги вспомогательных цехов | тыс.руб. | 20,00 | 285,71 | |||
| Амортизация | тыс.руб. | 48,00 | 685,71 | |||
| Инвентарь и хозяйственные принадлежности | тыс.руб. | 7,00 | 100,001 | |||
| сменное оборудование | тыс.руб | 5,00 | 71,43 | |||
| МБП | тыс.руб. | 2,00 | 28,57 | |||
| Транспортные расходы | тыс.руб. | 20,00 | 2857,1 | |||
| Охрана труда | тыс.руб. | 10,73 | 153,29 | |||
| вспомогательные материалы | тыс.руб. | 3,00 | 42,86 | |||
| энергетические затраты | тыс.руб. | 1,73 | 24,72 | |||
| вода | тыс.м3 | 511,57 | 0,70 | 0,36 | 10,00 | 5,116 |
| теплая вода | Г кал. | 596,76 | 2,30 | 1,37 | 32,86 | 19,61 |
| спецодежда | тыс.руб. | 4,00 | 57,14 | |||
| спецпитание | тыс.руб. | 2,00 | 28,57 | |||
| Прочие | тыс.руб. | 33,50 | 478,57 | |||
| вспомогательные материалы | тыс.руб. | 3,50 | 50,00 | |||
| услуги вспомогательных цехов | тыс.руб. | |||||
| упаковочная тара | тыс.руб. | 30,00 | 428,57 | |||
| налоги | тыс.руб. | |||||
| Итого: | тыс.руб. | 843,53 | 12050,45 |
Состав для грунтовки, включающий лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель отличающийся тем, что он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства со следующим химическим составом, мас.%: SiO2 - 7,76; Р - 0,041; Cr общ. - 1,0; Al2O3 - 0,93; TiO2 - 0,099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe2O3 - 32,02; CaF2 - 5,26, CaO (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел, марки М-5, лецитин, в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, в качестве растворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Лак ГФ-01 | 43,06 |
| Мел, марки М-5 | 16,75 |
| Пигмент красный | 9,48-11,34 |
| Шлам сухой газоочистки | 12,92-14,92 |
| Сиккатив НФ-1 | 2,3 |
| Растворитель ТС-1 | 11,49-13,49 |
| Лецитин | 2,0 |
