КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК C09D183/04 C09D183/07 C09D5/08 

Изобретение относится к строительным материалам и предназначено для защитной и декоративной отделки строительных конструкций и изделий, выполненных из металла, бетона, кирпича и керамики, а также для защиты от коррозии металлических строительных конструкций.

Известна глазурь, содержащая SiO₂, Аl₂О₃, CaO, K₂O, Na₂O, В₂О₃, Р₂O₅, F', FeO при следующем соотношении компонентов, мас.%: Аl₂О₃ 4-7, CaO 4-5, К₂О 1-4, Na₂O 4-7, В₂О₃ 5-8, P₂O₅ 8-10, F' 0,3-0,7, FeO 4,0-5,5, SiO₂ - остальное (см. патент РФ 2057091 по классу МПК⁶ С 03 С 8/08, приор. 15.05.92, oп. 27.03.96).

Недостатками известной глазури являются высокая температура варки фритты - 1200^oС и высокая температура обжига 850-900^oС.

Известна композиция для защитно-декоративного покрытия строительных конструкций и изделий, включающая синтетический латекс, водорастворимый полимер, оксиэтилированный алкилфенол и воду; в качестве водорастворимого полимера она содержит капролактам, или гидролизованный полиакрилонитрил, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.: синтетический латекс 87,5-97,5, водорастворимый полимер 0,5-10,0, оксиэтилированный алкилфенол 0,2-15, вода - остальное (см. патент РФ 2045502 по классу МПК⁶ С 04 В 41/63, С 04 В 26/04, приор. 14.05.92, oп. 10.10.95).

Недостатком известной композиции является невысокая прочность покрытия при высоких температурах.

Известна композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, включающая пленкообразующий компонент, связующий компонент, пигмент, пластификатор, инициатор полимеризации и воду; в качестве пленкообразующего компонента использована полиэфирная смола, в качестве связующего компонента - поливинилацетатная эмульсия, в качестве пластификатора - диэтиленгликоль и бутадиен-стирольный сополимер в виде клея "Бустилат", в качестве инициатора полимеризации - персульфат аммония, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиэфирная смола 5,0-20,0, поливинилацетатная эмульсия в расчете на сухое вещество 30,0-60,0, диэтиленгликоль 2,0-15,0, клей "Бустилат" в расчете на сухое вещество 5,0-10,0, пигмент 5,0-30,0, персульфат аммония 5,0-15,0, вода - остальное (см. патент РФ 2084429 по классу МПК⁶ С 04 В 41/47, В 32 В 27/08, приор. 28.07.94, oп. 20.07.96).

Недостатком известной композиции для защитно-декоративного покрытия на строительном материале является то обстоятельство, что для получения твердого, стойкого к царапанью и затиру, долговечного, термостойкого покрытия необходимо, поверх покрытия из композиции, наносить дополнительный слой полиэфирной смолы и обрабатывать его УФ-облучением. Кроме того, для затвердевания покрытия необходима сушка при высокой температуре (не менее 60^oС).

Известна композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, включающая раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититан, силикат, оксид металла и карбид кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.%: раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле в расчете на сухое вещество 25-34, тетрабутоксититан 5-11, силикат 42-60, оксид металла 1-5, карбид кремния 3-10 (см. патент РФ 2041905 по классу МПК⁶ C 09 D 183/07, 5/08, 7/14, приор. 18.02.93, oп. 20.08.95).

Данное техническое решение принято за прототип для обоих вариантов настоящего изобретения.

Известная композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале имеет следующие недостатки: ограниченная цветовая гамма покрытий, т. к. указанный состав композиции позволяет получать только темные цвета покрытия (черные, темно-зеленые и т. п.); кроме того, получение твердых, устойчивых покрытий возможно только при высоком содержании тетрабутоксититана, который является токсичным, дорогим и дефицитным.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания композиции для защитного и декоративного покрытия на строительном материале, которая позволяла бы получать покрытия, имеющие широкую цветовую гамму, в том числе белый цвет и все светлые цвета и оттенки; а также позволяла бы получать твердые, стойкие к атмосферному воздействию, долговечные, термостойкие покрытия, отверждаемые в широком реальном диапазоне температур от минус 20^oС до плюс 30^oС, в том числе при комнатной температуре.

Поставленная задача решается за счет того, что композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале по первому варианту изобретения, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, толуол, силикат, оксид металла, дополнительно содержит полиорганосилоксановый лак и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 14,0-20,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0-22,5, оксид металла 5,5-15,5, силикат 22,0-23,0, тальк 22,5-28, толуол - остальное.

Композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале по второму варианту изобретения, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, толуол, силикат, оксид металла, тетрабутоксититан, дополнительно содержит полиорганосилоксановый лак и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 14,0-20,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0-22,5, оксид металла 5,5-15,5, силикат 22,0-23,0, тальк 22,5-28, тетрабутоксититан 0,2-0,3, толуол - остальное.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленному изобретению по обоим вариантам, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Реализация признаков по первому варианту изобретения, в частности использование в композиции смеси полиорганосилоксанового и полиметилфенилсилоксанового лаков, в заявленном соотношении компонентов, придает получаемым покрытиям твердость, прочность, хорошие изоляционные свойства и позволяет получить недорогие покрытия, имеющие широкую цветовую гамму, отверждаемые в широком реальном диапазоне температур от минус 20^oС до плюс 30^oС, в том числе при комнатной температуре, без использования дорогого и токсичного инициатора полимеризации.

Благодаря реализации признаков по второму варианту изобретения возможно получение твердых, прочных, долговечных, термостойких покрытий, отверждаемых в широком реальном диапазоне температур от минус 20^oС до плюс 30^oС, в том числе при комнатной температуре, с использованием незначительного количества дорого и токсичного тетрабутоксититана, вводимого при изготовлении композиции в качестве инициатора полимеризации.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Первый компонент композиции - полиорганосилоксановый лак, входящий в состав композиции в количестве 14-20 мас.%, выполняет роль основы, пленкообразующего компонента. Он может быть введен в композицию в виде лака "КО-915", выпускаемого ОАО "Силан", г. Данков, Липецкой обл. или лак "КО-916", выпускаемый ОАО "Химпром", г. Новочебоксарск. При использовании данного компонента в количестве менее 14,0 мас.% покрытие становится хрупким, наблюдается значительное снижение прочности на удар, а при использовании завышенных количеств, т. е. более 20 мас.%, усложняется процесс отверждения покрытия - для отверждения покрытия необходима его сушка при высокой температуре (более 60^oС) или введение большого количества инициатора полимеризации.

Роль пленкообразующего компонента выполняет также и второй компонент композиции - полиметилфенилсилоксановый лак, который входит в состав композиции в количестве 20,0-22,5 мас.%. В качестве его может быть использован лак "КО-815", выпускаемый ОАО "Силан", г. Данков, Липецкой обл. или лак "КО-75", выпускаемый ОАО "Химпром", г. Новочебоксарск. При введении данного компонента в количестве менее 20,0 мас.% усложняется процесс отверждения покрытия - для отверждения покрытия необходима его сушка при высокой температуре (более 60^oС) или введение большого количества инициатора полимеризации, а при введении его в количестве более 22,5 мас.% покрытие становится хрупким, наблюдается значительное снижение прочности на удар.

Роль связующего компонента, и одновременно пигмента, выполняет третий компонент композиции - оксид металла, входящий в состав композиции в количестве 5,5-15,5 мас.%. В качестве оксида металла, в частности, могут быть использованы: двуокись титана (TiO₂), придающая покрытию белый цвет, железный сурик (Fе₂О₃) - от желто-красного до коричневого цвета, окись марганца (MnO₂) - черный цвет, окись хрома (Сr₂О₃) - зеленый цвет и т.д. При введении данного компонента в количестве менее 5,5 мас.% ухудшается прочность пленки, а также цвет покрытия, а введение его в количестве более 15,5 мас.% экономически нецелесообразно ввиду высокой стоимости оксидов металлов.

Четвертый компонент композиции - силикат, входящий в состав композиции в количестве 22,0-23,0 мас.%, выполняет роль наполнителя, повышающего термостойкость покрытия. В качестве силиката может быть использован алюмосиликат, в частности молотая слюда. При введении силиката в количестве менее 22,0 мас. % ухудшается термостойкость покрытия; а при введении его в количестве более 23,0 мас.% композиция становится вязкой, плохо наносящейся на покрываемые элементы.

Пятый компонент композиции - тальк, входящий в состав композиции в количестве 22,5-28,0 мас.%, выполняет роль наполнителя, регулирующего вязкость композиции. При введении талька в количестве менее 22,5 мас.% композиция имеет жидкую консистенцию, ухудшается такое свойство, как укрывистость; а при введении его в количестве более 28,0 мас.% композиция становится вязкой, плохо наносящейся на покрываемые элементы.

Следующий компонент композиции - толуол, дополняющий композицию до 100 мас.%, выполняет роль разбавителя, регулирующего вязкость композиции.

Композиция по второму варианту изобретения содержит в своем составе еще один компонент - тетрабутоксититан, который при нестабильном химическом составе лаков целесообразно вводить в композицию в небольшом количестве, от 0,2 до 0,3 мас. %, в качестве инициатора полимеризации (отвердителя). При введении тетрабутоксититана в количестве менее 0,2 мас.% ухудшается прочность и адгезия покрытия; а введение его в количестве более 0,3 мас.% нецелесообразно, т.к. он является дорогим и токсичным веществом, кроме того, тетрабутоксититан (при его высоком содержании) может привести к желатинизации состава.

Сущность изобретения поясняется примерами производства композиции для защитно-декоративного покрытия на строительном материале. Примеры отображены в таблицах:
- в таблице 1 представлены количественные значения содержания компонентов композиции по примерам по первому варианту;
- в таблице 2 - достигнутые в примерах по первому варианту показатели;
- в таблице 3 представлены количественные значения содержания компонентов композиции по примерам по второму варианту;
- в таблице 4 - достигнутые в примерах по второму варианту показатели.

Изобретение по первому варианту
Пример 1. В шаровую мельницу объемом 5 м³ (возможно использование мельницы объемом от 1,63 до 8 м³) загружали уралитовые шары. После этого в мельницу загружали все сухие компоненты композиции: оксиды металлов, алюмосиликат, тальк, а затем жидкие: лаки, толуол, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 14,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксид металла (двуокись титана) 5,5, алюмосиликат 22,0, тальк 22,5, толуол 16,0.

В течение 24 часов при помощи уралитовых шаров производили перетирку компонентов, в результате которой компоненты смешивались, происходила механохимическая реакция между оксидом металла и реакционно-способными группами лаков. В результате получили композицию в виде суспензии. Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 30 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 66%.

Композицию расфасовывали в тару и направляли потребителям. При испытании композиции на соответствие нормативному документу ее наносили на поверхность образца различными методами: окунанием, пульверизацией, малярными валиками и т. п. После нанесения на образец покрытие сушили при комнатной температуре (20^oС) в течение 72 часов. Полученное покрытие имело белый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 30 см.

Пример 2. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 22,5, оксиды металлов (железный сурик и перекись марганца в соотношении 1:1) 12,0, алюмосиликат 22,5, тальк 2,8, толуол 0,2.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 33 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 67%. Полученное покрытие имело темно-коричневый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 30 см.

Пример 3. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 17,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксиды металлов (окись хрома) 15,5, алюмосиликат 21,0, тальк 25,0 толуол 1,5.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 1 балла, сухой остаток - 68%. Полученное покрытие имело зеленый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар - 30 см.

Пример 4. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 13,5, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 23,0, оксиды металлов (двуокись титана) 14,5, алюмосиликат 20,0, тальк 22,0 толуол 7,0.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 20 сек, адгезия - 3 балла, сухой остаток - 60%. Полученное покрытие имело белый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 20 см, что не соответствует требованиям технических условий.

Пример 5. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиорганосилоксановый лак "КО-916" в расчете на сухое вещество 18,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 19,0, оксиды металлов (железный сурик и окись марганца в соотношении 2: 1) 15,0, алюмосиликат 22,5, тальк 22,8 толуол 2,7.

Композиция имела коричневый цвет и следующие показатели качества: вязкость - 15 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 67%. После нанесения на образец и сушки при комнатной температуре (20^oС) в течение 72 часов покрытие не отвердело.

Пример 6. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 15,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксиды металлов (окись хрома) 5,0, алюмосиликат 23,0, тальк 28,0, толуол 9,0.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 1 балл, сухой остаток - 68%. Полученное покрытие имело зеленый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 20 см, что не соответствует требованиям технических условий.

Изобретение по второму варианту
Пример 7. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 14,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксиды металлов (двуокись титана) 5,5, алюмосиликат 22,0, тальк 22,5, толуол 15,8, тетрабутоксититан 0,2.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 30 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 66%. Полученное покрытие имело белый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 30 см.

Пример 8. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 19,8, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 22,5, оксиды металлов (железный сурик) 12,0, алюмосиликат 22,5, тальк 22,8, толуол 0,2, тетрабутоксититан 0,2.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 33 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 67%. Полученное покрытие имело коричневый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 30 см.

Пример 9. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 17,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксиды металлов (окись хрома) 15,5, алюмосиликат 21,0, тальк 25,0, толуол 1,25, тетрабутоксититан 0,25.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 1 балл, сухой остаток - 68%. Полученное покрытие имело зеленый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, прочность покрытия на удар 30 см.

Пример 10. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 13,5, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 23,0, оксиды металлов (двуокись титана) 14,5, алюмосиликат 20,0, тальк 22,0, толуол 6,8, тетрабутоксититан 0,2.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 20 сек, адгезия - 3 балла, сухой остаток - 60%. Полученное покрытие имело белый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: было без трещин, пузырей, подтеков, однако прочность покрытия на удар составила 20 см, что не соответствует нормативным требованиям.

Пример 11. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 18,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 19,0, оксиды металлов (железный сурик) 15,0, алюмосиликат 22,5, тальк 22,8, толуол 2,6, тетрабутоксититан 0,1.

Композиция имела коричневый цвет и следующие показатели качества: вязкость - 15 сек, адгезия - 2 балла, сухой остаток - 67%. После нанесения на образец и сушки при комнатной температуре (20^oС) в течение 72 часов покрытие не отвердело.

Пример 12. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 15,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0, оксиды металлов (окись хрома) 5,0, алюмосиликат 23,0, тальк 28,0, толуол 8,8, тетрабутоксититан 0,2.

Композиция имела следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 1 балл, сухой остаток - 68%. Полученное покрытие имело зеленый цвет и характеризовалось следующими показателями качества: имело трещины, было без пузырей и подтеков, прочность покрытия на удар - 20 см, что не соответствует нормативным требованиям.

Пример 13. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 13,5, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 23,0, оксиды металлов (двуокись титана) 14,5, алюмосиликат 20,0, тальк 22,0, толуол 6,6, тетрабутоксититан 0,4.

Композиция имела белый цвет и следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 4 балла, сухой остаток - 68%. Композиция желатинизировалась, покрытие наносить невозможно.

Пример 14. В условиях примера 1 готовили композицию при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество 18,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 19,0, оксиды металлов (железный сурик) 15,0, алюмосиликат 22,5, тальк 22,8, толуол 2,4, тетрабутоксититан 0,3.

Композиция имела коричневый цвет и следующие показатели качества: вязкость - 34 сек, адгезия - 4 балла, сухой остаток - 68%. Композиция желатинизировалась, покрытие наносить невозможно.

Приведенные примеры конкретного исполнения позволяют определить оптимальные соотношения компонентов для композиции для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, позволяющей получить твердые, долговечные, термостойкие покрытия различных цветов, отверждаемые в широком реальном диапазоне температур от минус 20^oС до плюс 30^oС, в том числе при комнатной температуре.

Производство композиции для защитно-декоративного покрытия на строительном материале может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием стандартных технических средств и отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

Описывается композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, включающая компонент, содержащий полиметилфенилсилоксан, толуол, силикат и оксид металла, дополнительно содержит полиорганосилоксановый лак и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое веществ 14,0-20,0, полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество 20,0-22,5, оксид металла 5,5-15,5, силикат 22,0-23,0, тальк 22,5-28, толуол - остальное, и ее вариант. Техническим результатом является создание композиции для защитного и декоративного покрытия на строительном материале, которая позволяла бы получать покрытия, имеющие широкую цветовую гамму, в том числе белый цвет и все светлые цвета и оттенки; а также позволяла бы получать твердые, стойкие к атмосферному воздействию долговечные, термостойкие покрытия, отверждаемые в широком реальном диапазоне температур от минус 20 до плюс 30^oС, в том числе при комнатной температуре. 2 с.п. ф-лы, 4 табл.

1. Композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, толуол, силикат, оксид металла, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиорганосилоксановый лак и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество - 14,0-20,0
Полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество - 20,0-22,5
Оксид металла - 5,5-15,5
Силикат - 22,0-23,0
Тальк - 22,5-28
Толуол - Остальное
2. Композиция для защитно-декоративного покрытия на строительном материале, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, толуол, силикат, оксид металла, тетрабутоксититан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиорганосилоксановый лак и тальк, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиорганосилоксановый лак в расчете на сухое вещество - 14,0-20,0
Полиметилфенилсилоксановый лак в расчете на сухое вещество - 20,0-22,5
Оксид металла - 5,5-15,5
Силикат - 22,0-23,0
Тальк - 22,5-28,0
Тетрабутоксититан - 0,2-0,3
Толуол - Остальное