ТЕРМОСТОЙКАЯ КРАСКА Российский патент 2006 года по МПК C09D5/18 

Изобретение относится к области лакокрасочной промышленности, в частности к термостойким краскам, способным выдержать температуру горячего металла в сталелитейных и прокатных цехах металлургических производств.

Известна маркировочная краска, состоящая из множественных и систематических пленкообразователей пигмента, наполнителей и органических растворителей. Краска содержит диглицидиловый эфир гидрохинона 10-50 вес.ч., метилтетрагидрофталевый ангидрид 17-85 вес.ч., кремнийорганический лак, алюминиевую пудру 10-50 вес.ч. (SU 296793, C 09 D 3/48, опубл. 1971 г.).

Эта дорогостоящая и сложная по химическому составу краска. При распылении такой краски через форсунки последние забиваются и требуются растворители для промывки форсунок - очистку этих устройств от засохшей краски, т.к. лак является быстросохнущим продуктом.

Использование в краске лака не позволяет ее применять для нанесения на горячий металл вследствие выгорания лака, который является легковоспламеняемым продуктом. Кроме того, лак является дорогим материалом, загрязняющим экологию и вредным для здоровья.

Известна огнезащитная краска, содержащая вес.%: 50%-ный водный раствор мочевиноформальдегидной смолы 18,7-25,6, жидкое стекло 60,0-65,1, дициандиамид 1,5-2,5, вспученный перлит 4,0-5,0, двуокись титана 5,8-6,8 и асбест 1,9-4,9 (SU 542756, М. кл. С 09 D 5/18, опубл. 1977 г.).

Эта краска используется только для нанесения различных покрытий, для маркировки она не годится. Она содержит асбест и вспученный перлит и не может быть использована для маркировки горячих металлических поверхностей.

Термостойкая краска для горячих металлических поверхностей, описанная в патенте DE 3410844 А1, 1984 г., содержит жидкое стекло, кварц, глинозем, лавалит, сиккатив магния, пемзу, цемент, воду и небольшое количество фосфорной кислоты и наносится на металл в виде расплава.

Недостатком данной краски является сложность технологии ее нанесения, обусловленная необходимостью расплавления в условиях пламени.

Наиболее близкой по существу к предлагаемой краске является термостойкая краска для окрашивания металлических поверхностей, в частности для маркировки горячих металлических изделий, содержащая 16-52 мас.ч. окиси металла, предпочтительно диоксида титана, 40-70 мас.ч. силиката натрия, 8-35 мас.ч. каолина и 60-263 мас.ч. воды. Данную краску наносят на металл методом термопереноса при 427-871°С, частицы краски, которые не попали на поверхность металла, переносят специальным карандашом (DE 1644733 В2, 1979).

Недостатком известной краски является сложность технологии ее применения.

Задачей настоящего изобретения является разработка термостойкой краски с возможностью нанесения ее на металл, в частности для его маркировки, с температурой 60-300°С, обеспечение экологической чистоты краски, снижение ее себестоимости и затрат при изготовлении и использовании.

Эта задача достигается тем, что термостойкая краска, содержащая соединения на основе оксидов металла, кремнийсодержащее вещество и воду, в качестве соединения на основе оксидов металла она содержит порошкообразный оксид алюминия, в качестве кремнийсодержащего вещества - растворимое (жидкое) натриевое или калиевое стекло при следующем соотношении в ней компонентов, мас.%:

порошкообразный оксид алюминия19-25растворимое натриевое или калиевое стекло1-5водаостальное

Растворимое жидкое стекло получают сплавлением (обжигом) SiO₂ с карбонатами калия или натрия. Химический состав выражается общей формулой R₂OmSiO₂, где под R₂O подразумевается Na₂O или К₂О. Отношение числа молекул SiO₂ к числу молекул R₂О называется кремнеземистым модулем, который может иметь значение от 2 до 4. В зависимости от значения модуля средняя плотность жидкого стекла составляет величину 1,3-1,4 г/см³. В составе предлагаемой термостойкой краски может использоваться натриевое или калиевое растворимое стекло.

Использование порошкообразного (особенно мелкодисперсного) оксида алюминия в сочетании с растворимым стеклом, которое используется к качестве связующего, позволяет повысить проникающую способность краски, улучшить ее адгезионные свойства, а также обеспечивается сохранение однородности состава краски при выстаивании и при нанесении на рабочую горячую поверхность. Использование в составе краски оксида алюминия придает ей термостойкие свойства, а добавки жидкого силикатного стекла повышают ее огнестойкость.

Для изготовления краски воду, порошкообразный оксид алюминия и растворимое стекло, взятые в указанном % соотношении, смешивают и выдерживают 5-10 часов в зависимости от марки (дисперсности) порошкообразного оксида алюминия.

Содержание компонентов в краске определено экспериментально.

Пример.

Для приготовления термостойкой краски использовали растворимое жидкое натриевое стекло, навеску которого взяли в количестве 30,0 г (3 мас.%). Взвесили также 200,0 г порошкообразного оксида алюминия (20 мас.%). К полученной смеси прилили 770,0 см³ воды (учитывая плотность воды 1 г/см³). Все тщательно перемешали, продолжительность выдержки составила 8 часов. Затем приготовленную краску использовали для нанесения маркировки с помощью маркировочного устройства на стальной листовой прокат с температурой поверхности 170°С. Полученная маркировка характеризовалась хорошей яркостью и качеством.

Состав краски представлен в таблице.

№№ примеровКоличество компонентов краски, мас.%Порошкообразный оксид алюминияРастворимое стеклоВодаРезультат123275Качественная маркировка2195763203774171073Нечеткая бледная надпись530763Густая краска, забивание форсунок

В примерах 1, 3 и 4 в составе краски использовались натриевое растворимое стекло, а в примерах 2 и 5 - калиевое растворимое стекло. Установлено, что содержание порошкообразного оксида алюминия в краске ниже 19 мас.% не обеспечивает необходимой четкости (яркости) цветового изображения. При содержании в краске порошкообразного оксида алюминия более 25 мас.% наблюдается ее перенасыщение, что увеличивает расход оксида алюминия, а в результате взвешенного его состояния происходит забивание сопел форсунок и распылителей и неравномерное нанесение на металл.

При содержании растворимого стекла в краске менее 1 мас.% не обеспечивается качественное нанесение (прилипание) ее на горячий металл, а содержание растворимого стекла выше 5 мас.% не обеспечивает необходимого качества надписи по причине ухудшения адгезионных свойств краски и наблюдаемой неяркости (появление желтизны).

Результаты испытаний нанесенного красочного слоя показали, что использование краски указанного состава по примерам 1-3 обеспечивает качественную маркировку, обладающую необходимой яркостью, устойчивостью к температурам от 60 до 300°С и хорошими адгезионными свойствами.

Во время работы маркировщика, осуществляющего нанесение краски на металлическую поверхность с температурой 60-300°С, краска циркулирует через всю систему подачи краски при помощи пневмокамерного насоса от емкости с краской по трубопроводам через распыляющее устройство и обратно в емкость, что обеспечивает ее равномерный состав и качество покрытия.

Небольшое выпадение в осадок ликвидируется простым кратковременным перемешиванием (5-10 с).

Предложенную термостойкую краску используют для маркировки изделий в горячем состоянии, например, горячекатаного листа с температурой 60-300°С. При необходимости маркировки металла с температурой ниже 60°С, производят кратковременный местный нагрев до необходимой температуры.

Нанесение краски на маркируемые изделия производится методом кратковременного импульсного распыления через форсунки или же с использованием трафарета. При этом на изделие попадает небольшая порция краски, и находящаяся в ней вода под действием высокой температуры быстро испаряется, обеспечивая прочность покрытия (соединения краски с металлическим изделием). При нанесении краски через форсунки используют порошкообразный оксид алюминия с мелкой фракцией (более высокой дисперсности, где-то 0,1-0,8 мкм). Это необходимо для обеспечения надежной работы, лучших условий эксплуатации форсунок. При выполнении маркировки через трафарет возможно использование в составе краски оксида алюминия более крупной фракции.

Проведенные опытно-промышленные испытания подтвердили эффективность предложенной краски, ее высокие адгезионные свойства. Надпись, сделанная этой краской не стирается и не нарушается от воздействия воды. Краска экологически чистая. Кроме этого, краска легкодоступна, проста в изготовлении, имеет невысокую стоимость. Устройства, в частности форсунки, легко промываются от оставшейся в них краски обыкновенной водой, без использования спирта и других дорогостоящих растворителей.

Изобретение относится к области лакокрасочной промышленности, в частности к термостойким краскам, способным выдержать температуру горячего металла в сталелитейных и прокатных цехах металлургических производств. Задачей изобретения является разработка термостойкой краски с возможностью нанесения ее на металл, в частности, для его маркировки, с температурой 60-300°С, обеспечение экологической чистоты краски, снижение ее себестоимости и затрат при изготовлении и использовании. Поставленная задача достигается тем, что краска содержит соединения на основе оксидов металла - порошкообразный оксид алюминия, кремнийсодержащее вещество - растворимое жидкое натриевое или калиевое стекло и воду. 1 табл.

Термостойкая краска, содержащая соединения на основе оксидов металла, кремнийсодержащее вещество и воду, отличающаяся тем, что в качестве соединения на основе оксидов металла она содержит порошкообразный оксид алюминия, в качестве кремнийсодержащего вещества - растворимое жидкое натриевое или калиевое стекло при следующем соотношении в ней компонентов, мас.%:

Порошкообразный оксид алюминия19-25Растворимое жидкое натриевое или калиевое стекло1-5ВодаОстальное