КРАСКА-ПОКРЫТИЕ ТЕПЛОВЛАГОЗАЩИТНАЯ Российский патент 2007 года по МПК C09D5/02 C09D5/08 C09D109/00 C09D133/10 C09D175/04 C09D183/04 C08K7/20 C04B111/20 C09D5/18 

Изобретение относиться к химической промышленности и касается получения покрытий различного оборудования, трубопроводов, металлических, бетонных, железобетонных, кирпичных, деревянных и других строительных конструкций жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Более конкретно изобретение касается получения покрытий на указанных поверхностях и изделий, обладающих теплоизоляционными, звукоизоляционными, гидроизоляционными свойствами одновременно, что позволяет расширить диапазон его применения.

Высококачественное и теплозащитное покрытие для ряда применений имеет первостепенное значение, например при решении задачи теплоизоляции трубопроводов теплового и водяного снабжения крайне важно обеспечить стойкую защиту труб от внешней коррозии, поскольку именно она является главным фактором, ограничивающим время их эксплуатации. Столь же большое значение имеют такие покрытия и для защиты любых строительных конструкций, сделанных из металла, дерева, т.п. В то же время задача сохранения тепла в жилищном и промышленном строительстве, безусловно, является одной из первостепенных, и на ее решение выделяются огромные ресурсы. Для решения как первой, так и второй задач современная технология предлагает большой спектр решений. К теплоизоляционным материалам, активно предлагаемым в настоящее время, помимо хорошо известных минеральных и базальтовых ват волокон, активно используются различные вспененные полимерные материалы, такие как вспененный полистирол, полиэтилен, полиуретан, полипропилен и др. В качестве минералов для антикоррозийной защиты известны различные покрасочные материалы (водные дисперсии, лакокрасочные материалы на органических растворителях), а также защита металлических поверхностей металлами стойкими к коррозии, например электролитическое оцинкование. Материалов, которые бы обладали совместным эффектом защиты поверхностей от коррозии и при этом способствовали бы сохранению тепла и обладали высокими адгезионными свойствами, в настоящее время практически не существует.

Известны, в частности, композиции на основе жидкого стекла с различными наполнителями - вспученный перлит, доломит (RU 2126776, 1999), или полными микросферами золы-уноса ТЭЦ (SU 1724524, 07.04.1992), или со смесями стеклянных микросфер с микросферами в виде дымовых отходов сжигания угля с размером частиц 10-300 мкм (RU 2098379 10.12.97).

Однако все эти указанные известные композиции предназначены для получения теплоизоляционных материалов в виде конструкций, а не покрытий, что ограничивает их применение, например в виде теплоизоляционных плит.

Известна другая композиция для получения теплогидроизоляционного покрытия, представляющая собой композицию, включающую эпоксидную смолу, отвердитель для нее, пластификатор и стеклянные микросферы диаметром 200-300 микрон (RU 93052300 20.07.1996). Известная композиция обеспечивает хорошие физико-механические и теплоизоляционные свойства покрытиям, однако, относится к токсичным веществам, неудобна в применении и не обеспечивает необходимый уровень теплоизоляционных свойств при защите, например, трубопроводов.

Как уже отмечалось, широко известно использование различных пеноматериалов в качестве теплоизоляционных материалов и покрытий. В частности, известна композиция для получения теплоизоляционного пеноматериала, включающая в качестве связующего жидкое стекло, в качестве огнеупорного наполнителя полые микросферы, выделенные из золы-уноса, зольные микросферы и оксиды, борат или корбанат цинка, кремнеземистая пудра в качестве упрочняющих агентов (GB 1550184, 1997).

В настоящее время широкое применение находят материалы для покрытий на водной основе как наиболее экологически чистые материалы. Так, например, известен состав для получения защитного покрытия трубопроводов от коррозии, включающий латекс, кварцевый песок, стабилизатор латекса, тринатрий фосфат, стекловолокно и воду (SU 1717580 07.03.1992). Однако данная композиция также не обеспечивает необходимый высокий комплекс теплоизоляционных свойств получаемому покрытию и полноценную антикоррозионную защиту.

В настоящее время имеется и известно большое множество изоляционных, в том числе теплоизоляционных, звукоизоляционных и антикоррозионных материалов, в том числе и в качестве покрытий, полученных с использованием различных полых микросфер.

Так, из RU 2213714, 10.10.2003 известны изоляционный огнеупорный материал и водная композиция для приготовления изоляционного огнеупорного материала, содержащая от 20 до 70 вес.% керамической матрицы, от 5 до 40 вес.% изоляционных микросфер, от 0,5 до 20 вес.% одного или нескольких связующих и от 5 до 25 вес.% воды и до 20 вес.% коллоидного диоксида кремния, причем указанная композиция имеет вязкость более 8 Па·с. В качестве керамической матрицы может быть использована матрица из стекловидных гранул (зерен), например из диоксида кремния.

Однако данная композиция не предназначена для получения покрытий, а предназначена для изготовления детали, в особенности предназначенной для использования при разливке расплавленного металла и имеющей корпус из огнеупорного материала, при этом указанный корпус имеет покрытие из материала, выполненного из указанной выше композиции.

Из RU 3187433, 20.08.2002 известен теплоизоляционный материал на основе синтактной пены, при котором дозируют исходные компоненты, смешивают два реакционно-способных компонента связующего, наполняют полученную композицию микросферами, заливают полученный компонент для получения теплоизоляционного материала и отверждают его, при этом наполнение каждого из реакционно-способных компонентов связующего микросферами производят раздельно, после чего наполненные реакционно-способные компоненты связующего смешивают в соотношениях мас.ч.: первый реакционный компонент и микросферы: второй реакционно-способный компонент и микросферы, ровном 1:(0,1-0,4), первый реакционно-способный компонент 6 микросферы, равном 1:(0,2-0,4), второй реакционно-способный компонент: микросферы, равном 1:(0,2-0,4), после этого производят заливку и отверждают. В качестве микросфер используют полые стеклянные микросферы и/или полимерные микросферы, обладающие гидростатической прочностью не менее 2 МПа. В качестве реакционно-способных компонентов связующего используют эпоксидные смолы и отвердители аминного и/или амидного типов.

Известный материал предназначен только для нанесения на внешнюю поверхность трубы и достаточно сложен в изготовлении.

Из RU 2251563, 10.05.2005 известно антикоррозийное и теплоизоляционное покрытие, выполненное из изоляции, включающей полимерное связующее и полые микросферы и нанесенной по меньшей мере в виде одного слоя на поверхность с последующей сушкой покрытия, при этом оно выполнено из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па·с, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит смесь полых микросфер с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов водно-суспензионной композиции, об.%:

Полимерная латексная композиция 5-95.

Вышеуказанные полые микросферы 5-95.

Покрытие может дополнительно содержать белый пигмент, а также различные добавки, в том числе антипиреновые. Покрытие обладает высоким комплексом антикоррозионных и теплоизоляционных свойств, не растрескивается в диапазоне температур от -45 до 150°С.

Известно теплоизоляционное покрытие «Thermal Coat» NothWest Dryer and Machinery Co., 07.02.2001, 4 с. Известная композиция представляет собой смесь 80% заполненных воздухом микроскопических керамических и кремниевых микробусин, погруженных в смесь латекса и акрилового полимера, и пигмента для создания базового белого цвета.

Недостатком известного покрытия является низкая механическая прочность, обусловленная недостаточностью силы сцепления между поверхностью микробусин и смесью бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, вследствие того, что в большей своей части микробусины имеют гладкую поверхность.

Из RU 2206550, 20.06.2003 известно жидкое теплоизоляционное покрытие, имеющее способность образования пленки, представляющее собой композицию, включающую равномерно распределенные в ней и составляющие, по меньшей мере, 51 мас.% от общего количества смесь заполненных воздухом керамических и кремниевых микробусин в соотношении 1:1 и углеродистых микроволокон с фибриллами, смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера и, по крайней мере, одного пигмента, при этом смесь микробусин составляет 70-75 мас.%, микроволокон 5-7 мас.% и каучука 30-70 мас.% от общего количества смеси бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера 23-60, смесь микробусин и микроволокон с фибриллами 19,5 - 24,6, пигмент или пигменты 3,75-5,5, вода остальное, и в котором в качестве микроволокон используют углеродистые волокна, являющиеся отходами производства.

Однако хорошие теплоизоляционные свойства обеспечиваются при наполнении композиции микросферами по меньшей мере 51% и только в сочетании определенных волокон, что затрудняет получение достаточной стабильности композиции для покрытия; размер микробусин и микроволокон составляет от 0,07 до 0,2 мкм. Покрытие имеет следующие свойства: прочность на разрыв 2,4 кгс/мм², теплопроводность 2900 эрг/(с.см.к). данных о долговечности и диапазоне рабочих температур данного покрытия не приводятся.

Технической задачей заявленного изобретения является расширение рабочего диапазона температуры при эксплуатации покрытия на основе данной краски, повышения срока эксплуатации данного получаемого покрытия.

Поставленная техническая задача достигается тем, что краска-покрытие тепловлагозащитная, включающая связующие, полые микросферы, растворитель, содержит в качестве связующего - связующее, выбранное из группы, состоящей из кремнийорганической смолы, акриловых (со)полимеров, полиуретана, полые микросферы в виде керамических или стеклянных полых микрошариков с размером 20-150 микрон, в качестве растворителя - органический растворитель, и дополнительно диоксид титана и антипиреновую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вышеуказанные связующие - 20-30

вышеуказанные полые микрошарики - 10-30

диоксид титана - 2-5

антипиреновая добавка - 5-25

органический растворитель - остальное.

Краска по изобретению в качестве вышеуказанных связующих содержит связующее, выбранное из группы, включающей кремнийорганические смолы, различные органорастворимые акриловые (со)полимеры в виде дисперсий, эмульсии, а также традиционно используемые для покрытий органорастворимые полиуретаны. В частности, используют полиметилсилоксанове смолы, в том числе жидкие силоксановые каучуки (СКТН-А, СКТН-В), полиметилфенилсилоксановые смолы ПМФС (основа лаков КО-08, КО-915 и т.д.), полиметилфенилсиликсановые каучуки (СКТНФ и др.); ПУ-смола на основе простых полиэфиров и дефенилметандиизоцианатов или толуилендиизоцианата (например); из акриловых (со)полимеров, например сополимеры бутилметакрилата или метилметакрилата с (мет)акриловой кислотой и возможно с дивинилом, акриловые дисперсии, например, на основе стирол-акрилового сополимера и т.д.

В качестве органического растворителя используют обычные органические растворители, в которых растворяются указанные выше полимерные связующие, например, этилацетат, бутилацетат, ацетон, толуол и др., в частности, краска может содержать сополимер метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты МБМ-5С, акриловую эмульсию АК-211-23, бутадиенметилметакрилат ДММА, дисперсию сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты (Лакрил 41), сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и малеиновой кислотой ВДВХМк-65Е-вдк и другие.

В качестве антипиреновых добавок в краске по изобретению используют такие добавки, как, например, фосфорсодержащие соединения, такие как полифосфат аммония, гидроксиды алюминия или магния, микротальк, слюда мусковит, метасиликат кальция.

Краску получают путем диспергирования компонентов в смесителе при скорости вращения рабочего органа не выше 300 оборотов в минуту.

Покрытие наносят на различные поверхности с помощью кисточки или краскопультом безвоздушного нанесения.

В ниже следующих табл.1 и 2 представлены примеры красок по изобретению и свойства получаемых покрытий на ее основе.

Таблица 1
Примеры составов красок по изобретениюНаименование компонентов Соотношение компонентов по примерам, мас.% 1234567891. Связующее -Кремнийорганическая смола (полиметилсилоксановая) 20-----30---Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой -30---30----Стирол акриловый сополимер, дисперсия ---3030-----полиуретан органо-растворимый на основе простого полиэфира и дифенилметандиизоцианата --20----20302. Диоксид титана 5255525553. Полые микрошарики с размером-20 микрон20-3020-18-30--150 микрон-30--30-10-104. Антипиреновая добавка:-полифосфат аммония25--15-20--25-метасиликат кальция-10-----25--гидроокись аллюминия--15---25---слюда мусковит----5----5. Растворитель-бутилацетат30---303015---ацетон- -3030--15-20-этилацетат-28-----2010

Таблица 2
Свойства покрытий на основе краски влаготеплозащитной1.Предел прочности покрытия при растяжении, МПа2.92.Предел прочности покрытия на сжатие, МПа3.73.Водопоглощение по объему, %1.74.Адгезия покрытия к стали, МПа0.755.Адгезия покрытия к бетону, МПа1.26.Адгезия покрытия к дереву, МПа1.17.Стойкость покрытия к воздействию климатических факторов в условиях открытой атмосферы умеренно-холодного климата, лет108.Адгезия покрытия к стали после воздействия климатических испытаний, МПа0.77

Свойства в табл.2 даны усредненные для всех примеров.

Теплопроводность краски - покрытия составляет 0.046 Вт/(м·С).

Рабочий диапазон температур: от -60 до 200°С.

Срок эксплуатации краски-покрытия: не менее 10 лет.

Итак, краска-покрытие обладает теплоизоляционными, а также звукоизоляционными, гидроизоляционными и антикоррозийными свойствами с очень широкой областью применения.

Наносится на поверхность любой формы оборудования, трубопроводов, металлические, бетонные, железобетонные, кирпичные, деревянные и другие строительные конструкции жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.

Диапазон применения краски-покрытия очень широк и включает в себя:

- нефтепереработку, транспортировку и хранение нефти и нефтепродуктов;

- промышленные коммуникации (в т.ч. трубопроводы, парапроводы, воздуховоды);

- водоснабжение (баки и цистерны для хранения и перевозки воды, цистерны для хранения питьевой воды);

- отопительные системы (водонагреватели для приготовления горячей воды и т.д.);

- авиационную промышленность (внутренние стенки самолета);

- судостроительную промышленность (корпуса судов);

- автомобильную промышленность (внутренние части корпусов автобусов, моторные отсеки, крыши автомобилей, трейлеров, автоприцепов, рефрижераторов);

- химическую промышленность (емкости для хранения азота и т.п.);

- промышленное строительство (отражающие стены в цехах сталилитейных заводов, крыши ангаров и верхние части крыш предприятий, наружные части переборок, перемычек, крыш навесов, гаражи, сваи в вечной мерзлоте, системы кондиционирования воздуха и т.д.);

- жилищное строительство (гофрированные верхние части крыши, черепичные крыши, металлические крыши и др., стены жилых помещений и внутренние стены старых домов и т.д.);

- военно-промышленный комплекс (различные военные сооружения);

- строительство автодорожных и железнодорожных мостов (понижает промерзание);

- противопожарные системы (для предотвращения конденсации в трубах и т.д.).

Данное покрытие одновременно обеспечивает и звукоизоляционные хорошие свойства, т.е. выполняет одновременно и роль звукопоглощающего покрытия, что особенно важно при использовании его в строительстве домов.

Используемый термин краска-покрытие традиционно используется в настоящее время особенно в строительных работах и применяется для достаточно вязких лакокрасочных материалов типа мастик, шпатлевок.

Изобретение относится к краске-покрытию, обладающему одновременно теплоизоляционными, звукоизоляционными, гидроизоляционными свойствами, и предназначенному для защиты различного оборудования, трубопроводов, металлических, бетонных, железобетонных, кирпичных, деревянных и других строительных конструкций жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Краска-покрытие выполнено из композиции, включающей следующее соотношение компонентов, в мас.%: 20-30 связующего, 10-30 полых микросфер, остальное - органический растворитель. Связующее выбрано из группы, включающей кремнийорганическую смолу, акриловый (со)полимер, полиуретан. В качестве полых микросфер используют керамические или стеклянные полые микросферы с размеров 20-150 микрон. В состав композиции дополнительно могут входить диоксид титан в количестве 2-5 мас.% и антипиреновая добавка в количестве 5-25 мас.%. Изобретение позволяет повысить огнестойкость, атмосферостойкость и срок эксплуатации. 2 табл.

Краска-покрытие тепловлагозащитная, включающая связующее, полые микросферы и растворитель, отличающаяся тем, что содержит связующее, выбранное из группы, включающей кремнийорганические смолы, акриловые (со)полимеры, полиуретан, полые микросферы в виде керамических или стеклянных полых микрошариков с размером 20-150 мкм, в качестве растворителя - органический растворитель и дополнительно диоксид титана и антипиреновую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вышеуказанное связующее20-30вышеуказанные полые микрошарики10-30диоксид титана2-5антипиреновая добавка5-25органический растворительостальное