АТМОСФЕРОСТОЙКАЯ ЭМАЛЬ Российский патент 2001 года по МПК C09D101/18 C09D101/18 C09D133/10 

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности, к производству лакокрасочных материалов для защитных и декоративных покрытий деревянных, загрунтованных металлических изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях.

По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой эмали является эмаль НЦ-132, представляющая собой суспензию пигментов, развальцованных с нитроцеллюлозой, пластификатором и диспергирующей добавкой [ГОСТ 6631-71; М. Л.Лившиц, Б.И.Пшиялковский. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., "Химия", с. 274]. Эта эмаль предназначается для окраски деревянных и предварительно загрунтованных металлических поверхностей изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях умеренного климата. Система покрытия, состоящая из двух слоев эмали НЦ-132, нанесенной на загрунтованную поверхность, способна сохранять атмосферостойкость не менее двух лет (до балла А31 по ГОСТ 9.407-84).

Эмаль НЦ-132 содержит, как и предлагаемая эмаль, коллоксилин, смолу - дополнительный пленкообразователь, пластификаторы, пигменты, диспергирующую добавку (олеат меди), органические растворители. Соотношение компонентов в эмали следующее, мас.%:
Коллоксилин - 5,79 - 7,85
Смола алкидная (в расчете на сухое вещество) - дополнительный пленкообразователь - 11,58 - 16,00
Пластификаторы (хлорпарафин, дибутилфталат, касторовое масло) - 3,48 - 4,71
Пигменты в виде суховальцованных паст (или жидких паст, полученных на бисерной или шаровой мельнице) - 7,82 - 11,54
Олеат меди (в расчете на сухое вещество) - 0,07 - 0,10
Органические растворители этанол (или изобутанол), бутилацетат, этилацетат (или ацетон), этилцеллозольв или циклогексанон, толуол - Остальное до 100%
Основным общим признаком прототипа и заявляемого объекта является атмосферостойкость (светостойкость, тепло-, морозостойкость, влагоустойчивость) в умеренном климате.

Недостатками известной эмали являются низкие светостойкость, твердость и теплостойкость получаемого покрытия.

Задача изобретения - повышение атмосферостойкости эмали, в частности, светостойкости, теплостойкости, а также твердости эмалевого покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в состав эмали, включающей коллоксилин, пластификаторы, пигменты, олеат меди, органические растворители, в качестве дополнительного пленкообразователя вводится сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, а также наполнители при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Коллоксилин марки ПСВ - 9,0 - 10,0
Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой - 4,5 - 6,0
Пластификаторы - 4,8 - 5,5
Пигменты - 1,7 - 10,0
Наполнители - 0,5 - 2,0
Олеат меди - 0,07 - 0,1
Органические растворители - Остальное до 100%
Летучая часть эмали представляет собой смесь органических растворителей следующего состава, мас.%:
Спирт этиловый (в коллоксилине) - 4,93 - 3,83
Бутилацетат - 23,76 - 24,04
Этилацетат - 23,76 - 24,04
Этилцеллозольв - 9,55 - 9,61
Толуол или ксилол - 38,00 - 38,47 - Итого: 100%
В качестве пленкообразующего (связующих) в эмали используются:
- коллоксилин марки ПСВ по ГОСТ 5936-73.

В качестве дополнительного пленкообразующего -
- сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой по ТУ 6-02-115-91 с изм.1, 2;
- пластификаторы - хлорпарафин по ТУ 6-01-568-76 или ТУ 6-01-16-90 или фосфатные (трихлорэтилфосфат по ТУ 6-06-241-92, трибутилфосфат по ТУ 6-02-733-84), фталатные (дибутилфталат, диоктилфталат) по ГОСТ 8728;
- пигменты - диоксид титана по ГОСТ 9808, ТУ 6-10-1650, пигмент желтый светопрочный по ГОСТ 5691, пигмент красный железоокисный по ТУ 6-10-602-86, пигмент голубой фталоцианиновый по ГОСТ 6220, пигмент зеленый фталоцианиновый по ТУ 6-14-195-77, углерод технический марок К-354, К-504, П-701 по ГОСТ 7885 и другие свето-, атмосферостойкие пигменты;
- растворители: спирт этиловый по ГОСТ 17299, ГОСТ 18300, ТУ 07506-004-59-96, бутилацетат нормальный технический ГОСТ 8981, этилацетат по ГОСТ 8981, этилцеллозольв по ГОСТ 8313, толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78;
- наполнители: слюда мокрого помола ТУ 5725-011-13187253-97, микротальк ТУ 113-00-05759008-2-93, ГОСТ 19284.

Процесс изготовления эмали состоит из следующих операций:
1. Приготовление раствора коллоксилина в смеси органических растворителей.

2. Приготовление диспергирующей среды - раствора сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой в смеси органических растворителей; смешение его с раствором олеата меди, пластификатором.

3. Смешение раствора сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой и пигментов, наполнителей; преддиспергирование полученной суспензии (в диссольвере или другом аппарате).

4. Получение пигментной пасты - диспергирование полученного состава в бисерной или шаровой мельнице с контролем степени перетира пигментов, наполнителей, массового содержания нелетучих веществ, вязкости.

5. Получение эмали смешением готовой пигментной пасты с раствором коллоксилина в смесителе.

6. Отбор проб эмали и проведение полного анализа (при необходимости постановка на тип), испытания эмали по техническим характеристикам известными способами, слив эмали в тару, фильтрация.

Полученная эмаль наносится на окрашиваемые поверхности известными способами.

Примеры составов для 6 цветов предлагаемой эмали приведены в табл. 1, а результаты сравнительных испытаний предлагаемой и известной эмали - в табл. 2 и на фиг. 1 и 2: графические изображения зависимости белизны покрытия от времени ультрафиолетового облучения - фиг. 1, зависимости термостарения (оцениваемого по потере веса пленки эмали) от продолжительности нагревания при температуре 160^oC.

Испытания свойств эмали и покрытий из нее проводятся по стандартным методикам: определение массовой доли нелетучих веществ - по ГОСТ 6989, определение скорости высыхания эмали - - по ГОСТ 19007, условной вязкости эмали - по ГОСТ 8420, укрывистости высушенной пленки эмали - по ГОСТ 6784, адгезии покрытия - по ГОСТ 15140, стойкости покрытия к статическому воздействию воды и индустриального масла - по ГОСТ 9.403, разд.2, эластичности пленки эмали при изгибе - по ГОСТ 6806, прочности пленки при ударе - по ГОСТ 4765, твердости пленки - по ГОСТ 5233, условной светостойкости и белизны покрытия - фотоэлектрическим прибором ФБ-2 по ГОСТ 21903 и инструкции по его эксплуатации.

Полученные результаты испытаний композиций предлагаемой эмали и покрытий из нее в сравнении с прототипом (табл. 1 и 2, фиг. 1 и 2) свидетельствуют о достижении цели изобретения.

По светостойкости покрытия различных цветов предлагаемой эмали не менее, чем в 2 раза (см. табл. 1) превосходят известную эмаль. Об этом свидетельствует и динамика уменьшения белизны покрытия в зависимости от времени ультрафиолетового облучения. За 200-часовое время облучения белизна покрытия эмалью белого цвета уменьшилась на 8,3%, в то время как белизна покрытия новой эмалью уменьшилась только на 4,6% (фиг. 1, кривые 1 и 2 соответственно).

Многократное превосходство предлагаемой эмали по теплостойкости (оцениваемой по потере веса пленки при 160^oC и сохранению белизны покрытия) подтверждает графическое изображение (фиг. 2). Пленка предлагаемой эмали белого цвета (кривая 2) за 300 часов темперирования имеет потерю веса всего 0,6% с сохранением декоративных характеристик (цвета, внешнего вида), в то время как известная эмаль уже за 8 часов теряет декоративные характеристики (кривая 1, образец снят с испытания).

По твердости покрытия из новой эмали превосходят известную эмаль на 50-100%.

Испытуемые образцы покрытий из предлагаемой эмали выдержали 15 циклов ускоренных испытаний атмосферостойкости (умеренный климат). На образцах практически отсутствуют изменения внешнего вида, трещины, пузыри, отслоение. Оценка защитных свойств покрытий - 1 балл (по ГОСТ 9.407-84, п. 2, 3, 6).

Содержание модифицирующего пленкообразователя - сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой, равное 4,5 - 6,0 мас.% является оптимальным для получения всего комплекса малярно-технических свойств эмали, защитных и декоративных характеристик покрытий из нее.

При содержании модифицирующего пленкообразователя более 6 мас.% резко возрастает вязкость эмали, а при меньшем содержании ухудшаются светостойкость, теплостойкость покрытия.

Введение 0,5-2,0 мас.% высокодисперсных наполнителей обеспечило повышение стабильности эмали при хранении (более рыхлый осадок при длительном хранении), а также физико-механических характеристик покрытий. Большее содержание наполнителей ухудшает внешний вид покрытий, а при меньшем содержании снижается содержание нелетучего остатка эмалей (особенно в эмалях черного и желтого цвета, в которых содержание пигментов минимальное).

Содержание пластификаторов (4,8-5,5 мас.%) оптимально. Большее содержание пластификаторов снижает твердость покрытий, а меньшее - не обеспечивает их требуемой эластичности.

Предприятием-заявителем подготовлено промышленное производство эмали, разработана техническая документация.

Изобретение относится к эмали для защитных и декоративных покрытий деревянных, а также загрунтованных металлических изделий и конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях умеренного климата. Эмаль содержит коллоксилин ПСВ, пластификатор, пигмент, олеат меди, органический растворитель и дополнительное пленкообразующее сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой и наполнитель, что позволяет получить долговечные покрытия с повышенной светостойкостью, твердостью, теплостойкостью. 2 табл., 2 ил.

Атмосферостойкая эмаль, включающая коллоксилин марки ПСВ, пластификатор, пигменты, олеат меди и органические растворители, отличающаяся тем, что она содержит в качестве дополнительного пленкообразователя сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, а также наполнители при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Коллоксилин марки ПСВ - 9,0 - 10,0
Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой - 4,5 - 6,0
Пластификаторы - 4,8 - 5,5
Пигменты - 1,7 - 10,0
Наполнители - 0,5 - 2,0
Олеат меди - 0,07 - 0,1
Органические растворители - Остальное до 100%