АНТИКОРРОЗИОННАЯ ШПАТЛЕВКА ДЛЯ ГРУБЫХ ДЕФЕКТОВ Российский патент 2002 года по МПК C09D5/34 C09D5/10 C09D183/02 

Изобретение относится к композициям, предназначенным для устранения дефектов и защиты от влаги загрунтованных или незагрунтованных металлических или неметаллических поверхностей и может быть использовано для выравнивания мелких и грубых повреждений преимущественно металлической поверхности материалов, эксплуатируемых в атмосферных условиях и внутри помещений.

Известна шпатлевка для выравнивания кузовов автомобилей, включающая ненасыщенную полиэфирмалеинофталатную смолу, мономер растворитель - стирол, инициатор - пероксид бензоила, ускоритель - диметиланилин, пигмент - свинцовый сурик и оксид цинка, наполнитель - аэросил и тальк, стиролсодержащий термоэластопласт, парафин и пластификатор - дибутилфталат (патент RU 2016029, МПК С 09 D 5/34, 167/06, 1994 г.).

Известная шпатлевка сложна в изготовлении, экологически опасна и не обеспечивает антикоррозионной стойкости при эксплуатации транспортного средства.

Известны одноупаковочные шпатлевки для исправления дефектов металлической и деревянной поверхности, включающие смесь пигментов и наполнителей в среде алкидно-стирольного лака (марки МС-006), в среде поливинилхлорированной смолы в органических растворителях с добавлением пластификатора (марки ХВ 004), в среде пентафталевого лака с добавлением органических растворителей (марки ПФ-002). [ГОСТ 10277-90 "Шпатлевки"].

Широко известны двухупаковочные шпатлевки, применяемые для металлических и неметаллических поверхностей на основе эпоксидного пленкообразователя, которые позволяют устранить дефекты и обеспечить защиту от влаги. Эпоксидные шпатлевки представляют собой компактно поставляемые шпаклевочную пасту, представляющую собой смесь пигментов, наполнителей, пластификаторов, раствора эпоксидной смолы в органических растворителях, и функциональную добавку - отвердитель. [ГОСТ 28379-89 "Шпатлевки ЭП-0010 и ЭП-0020"]. В качестве наполнителя используют материалы неорганической группы - мел, тальк, слюду, аэросил, базальтовую пыль в количестве до 40 мас.%, в качестве пигментов используют известные неорганические пигменты в количестве до 10 мас.%.

Известные шпатлевки не обеспечивают антикоррозионную защиту металлических поверхностей, являются токсичными и пожароопасными, характеризуются невысокими адгезионными свойствами, при эксплуатации растрескиваются, образуя трещины, обладают недостаточно высокими показателями стабильности и требуют дополнительной механической обработки перед нанесением грунтовочного или покрывного слоя.

Задачей изобретения является создание шпатлевочного состава, пригодного для устранения грубых дефектов, позволяющего за одно нанесение выровнять поверхность, обладающего улучшенными адгезионными свойствами к металлической поверхности и предохраняющего ее от коррозионных разрушений.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемая шпатлевка состоит из наполнителя и связующего, при этом в качестве наполнителя используют полидисперсный порошок цинка в количестве 80-90 мас.% от массы шпатлевки, а в качестве связующего используют этилсиликатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этилсиликат - 11,5 - 12,7
Поливинилбутираль - 5,5 - 7,7
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,15 - 0,45
Спирт этиловый - 72,1 - 76,5
Вода - Остальное
В качестве наполнителя используют порошок цинка марок ПЦР-1 (порошок цинковый, полученный распылением расплава цинка инертным газом) по ТУ 0165-15-98 или ПЦ-6 по ГОСТ 12601. Порошок марки ПЦР-1 имеет следующий состав, маc. %: фракция менее 63 мкм - не менее 50,0; фракция 63-160 мкм - не более 40,0; фракция более 160 мкм - не более 10,0. Порошки цинка указанных марок обладают высоким коэффициентом полидисперсности. Форма частиц разнообразна: есть шарообразные частицы, есть частицы чешуйчатой формы, есть частицы вытянутой, продолговатой формы.

Этилсиликатное связующее выпускается в промышленном масштабе по ТУ 6-10-1468-79 или ТУ 2311-019-12288779-99.

Сравнение предлагаемой шпатлевки с известной позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна", т.к. предлагаемая композиция выполнена на новом для шпатлевок связующем - этилсиликатное связующее, а в качестве активного наполнителя она содержит полидисперсный цинковый порошок с различной формой частиц.

Порошок цинка широко используется в различных лакокрасочных композициях в качестве пигмента и функциональной добавки, обеспечивающей антикоррозионные свойства. В заявляемой композиции порошок цинка использован одновременно как активный наполнитель, пигмент, противокоррозионный агент и как загуститель, что позволяет получить новый технический результат - безусадочная шпатлевка для грубых дефектов металлической поверхности с высокими антикоррозионными свойствами. Использование полидисперсного порошка цинка позволяет осуществить наполнение шпатлевки в количестве до 90 мас.% в жидком состоянии. Многообразие форм и размеров частиц порошка цинка позволяет получить максимально плотную их упаковку. Высокое наполнение шпатлевки порошком цинка обеспечивает также высокие антикоррозионные свойства готового продукта. Получаемая при отверждении структура шпатлевки характеризуется чрезвычайно низкой усадкой, что позволяет в один прием устранять грубые дефекты металлической поверхности, в месте устранения дефекта образуется прочный, устойчивый к различного рода воздействиям материал. Таким образом, использование заявляемой композиции позволяет получить новый технический результат - безусадочная шпатлевка для грубых дефектов с высокими антикоррозионными свойствами. Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемая шпатлевка может быть изготовлена из известных в промышленности материалов, на известном оборудовании. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Механизм формирования структуры заявляемой шпатлевки обеспечивается свойствами этилсиликатного связующего, а также свойствами и формой частиц порошка цинка. При внесении в этилсиликатное связующее полидисперсного порошка цинка образуется коллоидная структура, близкая к пастообразной. Структура шпатлевки представляет собой взаимодействующие друг с другом мицеллы, образованные частицами порошка, заключенными в оболочку из этилсиликатного связующего. Дополнительное структурирование системы происходит за счет химической реакции полисилоксанов, содержащих реакционно-способные ОН-группы с металлическим цинком. Разные формы мицелл (шарообразная чешуйчатая и продолговатая) обеспечивает плотную их упаковку и при использовании обеспечивает ее минимальную усадку. Кроме того, порошок цинка в присутствии кислоты, а также за счет влаги, содержащейся на поверхности частиц и в воздухе, ускоряет процесс отверждения пленки. Металлическая природа пигмента, а следовательно, химическая связь посредством цепочек полисилоксанов с поверхностью металла обеспечивает образование прочного цинк-железо-силикатного слоя, имеющего хорошую адгезию к металлической поверхности и стойкого к воздействию воды и растворителей. Получаемые свойства шпатлевки обеспечивают возможность устранения грубых дефектов. Получаемая шпатлевка имеет консистенцию пасты, вносится и уплотняется непосредственно в дефекте шпателем с последующим удалением излишков шпатлевки. После высыхания шпатлевки заполняющий дефект объем шпатлевки не имеет трещин, получаемая поверхность имеет шероховатый характер, что исключает необходимость дополнительной механической обработки перед нанесением грунтовочного или покрывного слоя. Шпатлевка пригодна для заделки грубых дефектов при монтаже металлоконструкций, а также при проведении ремонтных работ на находящихся в эксплуатации объектах. Шпатлевка характеризуется также повышенной устойчивостью к растрескиванию и образованию трещин в процессе эксплуатации и теплостойкостью, т.е. может быть использована для объектов, эксплуатирующихся при температуре до 150^oС.

Заявляемую шпатлевку получают следующим образом.

В этилсиликатное связующее состава, мас.%:
Этилсиликат - 11,5 - 12,7
Поливинилбутираль - 5,5 - 7,7
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,15 - 0,45
Спирт этиловый - 72,1 - 76,5
Вода - Остальное
вводят полидисперсный порошок цинка в количестве от 80 до 90 мас.% от массы шпатлевки. Получаемую композицию тщательно перемешивают до образования однородной пасты. После смешения выдерживают в течение, по крайней мере, 30 минут до удаления пузырей. Шпатлевку наносят на предварительно подготовленную поверхность, непосредственно в дефект, затем с помощью шпателя уплотняют массу и удаляют излишки.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.

Пример 1 (по изобретению)
В этилсиликатное связующее (20 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (80 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 80
Этилсиликатное связующее - 20
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 11,5
Поливинилбутираль - 5,5
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,15
Спирт этиловый - 72,1
Вода - 10,75
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 2 (по изобретению)
В этилсиликатное связующее (15 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (85 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 85
Этилсиликатное связующее - 15
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 12,1
Поливинилбутираль - 6,6
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,30
Спирт этиловый - 74,3
Вода - 6,70
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 3 (по изобретению)
В этилсиликатное связующее (10 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (90 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 90
Этилсиликатное связующее - 10
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 12,7
Поливинилбутираль - 7,7
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,45
Спирт этиловый - 76,5
Вода - 2,65
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 4 (контрольный)
В этилсиликатное связующее (8 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (92 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 92
Этилсиликатное связующее - 8
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 12,1
Поливинилбутираль - 6,6
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,3
Спирт этиловый - 74,3
Вода - 6,7
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 5 (контрольный)
В этилсиликатное связующее (25 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (75 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 75
Этилсиликатное связующее - 25
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 12,1
Поливинилбутираль - 6,6
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,3
Спирт этиловый - 74,3
Вода - 6,7
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 6 (контрольный)
В этилсиликатное связующее (15 мас.% от массы шпатлевки) вводят при перемешивании порошок цинка марки ПЦР-1 (85 мас.% от массы шпатлевки) в естественных условиях. Шпатлевка имеет следующий состав, мас.%:
Порошок цинка марки ПЦР-1 - 85
Этилсиликатное связующее - 15
Этилсиликатное связующее используют следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 15
Поливинилбутираль - 6,6
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,30
Спирт этиловый - 71,4
Вода - 6,70
Полученную шпатлевку после перемешивания выдерживают 30-40 минут до удаления пузырей. Затем вносят в дефект глубиной 5 мм и уплотняют, удаляя излишки шпателем. Полученную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Пример 7 (прототип)
Шпатлевка ЭП-0010 на основе эпоксидного связующего. Эпоксидную шпатлевку испытывали по ГОСТ 10277-90. Данные приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, использование композиции заявляемого состава позволяет получить шпатлевку с улучшенными показателями. При введении в композицию шпатлевки порошка цинка менее заявляемого количества не обеспечивается получение необходимой структуры, при нанесении на поверхность образуется тонкий слой, при высыхании могут появляться щели, повышается усадка. При введении в композицию шпатлевки порошка цинка более заявляемого количества образуется густая паста, которая характеризуется невысокой адгезией к поверхности.

Использование заявляемой шпатлевки позволяет осуществить качественное устранение грубых, т.е. размером более 2 мм, дефектов поверхности. Шпатлевка не имеет усадки, обладает оптимальной эластичностью, высокой адгезией к поверхности и прочностью к растрескиванию в процессе эксплуатации. Коррозионная стойкость в условиях повышенной агрессивности увеличивается на 5-7 лет.

Изобретение относится к композициям, предназначенным для устранения дефектов и защиты от влаги загрунтованных или незагрунтованных металлических или неметаллических поверхностей. Антикоррозионная шпатлевка состоит из наполнителя, в качестве которого используют полидисперсный порошок цинка в количестве 80-90 мас.% от массы шпатлевки, и этилсиликатного связующего, включающего этилсиликат, поливинилбутираль, ортофосфорную кислоту (73%), спирт этиловый, воду. Полидисперсный порошок цинка используют следующего гранулометрического состава, мас.%: фракция менее 63 мкм - не менее 50,0; фракция 63-160 мкм - не более 40,0; фракция более 160 мкм - не более 10,0. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить шпатлевку с повышенными адгезионными и прочностными свойствами, повышенной устойчивостью к растрескиванию и минимальной усадкой, пригодную для устранения крупных дефектов. 1 табл.

Антикоррозионная шпатлевка для грубых дефектов, состоящая из наполнителя и связующего, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используют полидисперсный порошок цинка, полученный методом распыления расплава цинка инертным газом, следующего гранулометрического состава, мас. %: фракция менее 63 мкм - не менее 50,0; фракция 63-160 мкм - не более 40,0; фракция более 160 мкм - не более 10,0, в качестве связующего используют этилсиликатное связующее следующего состава, мас.%:
Этилсиликат - 11,5 - 12,7
Поливинилбутираль - 5,5 - 7,7
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,15 - 0,45
Спирт этиловый - 72,1 - 76,5
Вода - Остальное
шпатлевка содержит указанный порошок цинка в количестве 80-90 мас.% от массы шпатлевки.