СОСТАВ ДЛЯ ГРУНТОВКИ Российский патент 2008 года по МПК C09D167/08 C09D5/06 C09D5/12 

Изобретение относится к области составов грунтовки для противокоррозионных покрытий, наносимых на поверхность преимущественно черных металлов в машиностроении, а также древесных и других материалов.

Известна водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение на основе диглицидилового эфира бисфенола А, отверждающий агент, выбранный из группы, включающей водные или снижающие содержание воды модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов, и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент, содержащий безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку, которую выбирают из группы, включающей смеси молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси; упомянутое водное эпоксидное соединение представляет собой водную нелетучую дисперсию модифицированных эпоксидных соединений с массой на эпоксидную группу от 450 до 700 и вязкостью от 12 до 19 Па·с; дисперсия основана на полифункциональной смоле, имеющей среднюю молекулярную массу и образующей при отверждении полимер с высокой степенью сшивки и с чрезвычайно высокими прочностью и стойкостью; дисперсия основана на водной дисперсии полутвердой стандартной эпоксидной смоле на основе бисфенола А, причем эпоксидная смола характеризуется высокой молекулярной массой; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 5 до 50 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 15 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции; модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов имеют аминное число от 300 до 450; грунтовка дополнительно содержит гидрофобный отверждающий агент для повышения водостойкости и коррозионной стойкости, который представляет собой фениловый эфир пропиленгликоля и/или 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 5 до 15 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; безхроматный ингибирующий коррозию пигмент дополнительно содержит пигменты-наполнители; безхроматной ингибирующий коррозию добавкой является смесь молибдата церия с вольфраматом стронция; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 15 до 40 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 25 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 25 до 60 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 40 до 55 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки (RU патент №2269556 С2, МПК С09D 5/08, С09D 5/12, С09D 5/02, С09D 163/02, С08L 63/02 (2006.01). Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка / Бхатина Промила П. (US). - Заявка №2003134603/04; Заявлено 01.12.2003; Опубл. 10.02.2006, Бюл. №4 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №4).

К недостаткам описанной водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовки, несмотря на снижение в составе грунтовки шестивалентного хрома, относится высокая себестоимость 1 кг грунтовки.

Известна грунтовка битумно-полимерная "Биом", содержащая нефтяной битум и бензин, в которой вышеуказанная грунтовка дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, шерстный жир и сольвент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум нефтяной30,0-45,0Инден-кумароновая смола2,0-3,0Шерстный жир0,5-2,0Сольвент5,0-10,0Бензин40,0-62,5

(RU патент №2219213 С2, МПК⁷ С09D 195/00. Грунтовка битумно-полимерная "Биом" / Б.М.Аникеев, Д.С.Баркалов, А.С.Черных (RU). - Заявка №2002101540/04; Заявлено 14.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл. №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).

К недостаткам описанной битумно-полимерной грунтовки "Биом" относится ограниченная область применения.

Близким аналогом к заявленному объекту относится состав для грунтовки, включающий каучук бутадиеннитрильный, смолу фенолформальдегидную, серу, белила цинковые, гексаметилентетрамин и органический растворитель, в котором он дополнительно содержит углерод технический при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук бутадиеннитрильный100Смола фенолформальдегидная60-135Сера3,1-4,5Белила цинковые7,7-20Гексаметилентетрамин6,6-15Углерод технический50-200Органический растворитель800-1500

(RU патент №2219210 С2, МПК⁷ С09D 109/02, С09D 5/12, С09D 5/08. Состав для грунтовки / Л.В.Молев, В.А.Засова, В.В.Поповский (RU). - Заявка №2002102141/04; Заявлено 23.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).

К недостаткам описанного состава грунтовки, несмотря на схожесть решаемой технической задачи, относятся высокая себестоимость продукта и ограниченная среда применения.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является грунтовочная композиция, включающая пленкообразующие в виде глифталевого лака ГФ-01, пигмент красный железоокисный, тетраоксихромат цинка, белила цинковые, микротальк, сиккатив ЖК-1, флотореагент - оксоль Т-80, ксилол (растворитель) и соль первичного амина фракции C₁₀-C₁₆ и концентраты низкомолекулярных жирных кислот фракции С₁-С₄. (SU авторское свидетельство №1815982 А1, М. кл. С09D 167/08, С09D 5/06, С09D 5/12, 27.08.1995).

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - разработка нового состава грунтовки с использованием шлаков сухой газоочистки сталеплавильного производства.

Технический результат - снижение себестоимости и повышение эксплуатационных характеристик грунтовки при покрытии широкого спектра поверхностей в машиностроении и в строительстве.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном составе грунтовки, включающем лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель, согласно изобретению, он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства состава, мас.%: SiO₂ - 7,76; Р - 0,041; Cr общий - 1,0; Al₂O₃ - 0,93; TiO₂ - 0.099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe₂O₃ - 32,02; CaF₂ - 5,26; СаО (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел марки М-5, лецитин в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, а в качестве расгворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лак ГФ-0143,06Мел марки М-516,75Пигмент красный9,48 - 11,34Указанный шлам сухой газоочистки12,92 - 14,92Сиккатив НФ-12,3Растворитель ТС-111,49 - 13,49Лецитин2,0

Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами, экспериментальными данными химического анализа шлака сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь", вариантами рецептур, показателями качества предложенной грунтовки и сведениями экономической эффективности.

Технологический процесс получения грунтовки включает следующие стадии: приготовление замеса и диспергирование пигментной пасты. Пигмент диспергируется во всем необходимом по рецептуре количестве связующего.

Приготовление замеса производят в быстроходном смесителе. В него сначала загружают связующее (пигмент красный желтого оттенка и лак ГФ-01). Затем подают мел марки М-5 и шлам сухой газоочистки, прошедший предварительный отсев крупной фракции. При перемешивании отдельными порциями вводят пигмент. Перемешивание пасты после окончания загрузки пигмента продолжают до получаса, т.е. до образования однородной массы. Приготовленную пасту с помощью насоса-дозатора подают в бисерную мельницу. Для обеспечения непрерывной работы бисерной мельницы устанавливают промежуточные емкости, снабженные тихоходными мешалками во избежание оседания пигмента. Для увеличения степени диспергирования в технологической линии производства грунтовки последовательно установлены две бисерные мельницы для перетирания компонентов. Окончательное составление грунтовки производят в смесителе. В него сначала загружают жидкие компоненты (лак ГФ-01, растворитель ТС-1, добавки сиккатив НФ-1 и лецитин), а затем при перемешивании вводят прошедшую через вторую бисерную мельницу пигментную пасту.

Химическая основа сиккатива марки НФ-1

Сиккативы НФ-1, НФ-1-0

Описание

Жидкие нафтенатные сиккативы, представляющие собой растворы в органическом растворителе солей тяжелых металлов синтетических или дистиллированных нафтеновых кислот (для сиккатива НФ-1-0-2-этилгексановой кислоты).

Область применения

Сиккативы применяются в качестве добавок к лакокрасочным материалам при их производстве и применении.

Техническая документация

Сиккатив НФ-1ГОСТ 1003-73Сиккатив НФ-1-0ТУ 2311-140-05800142-2003

№Наименование показателяНорма для марокНФ-1НФ-1-01.Цвет по йодометрической шкале,
мг. J2/100 см³, не темнее5005002.Внешний видПрозрачная однородная жидкость, без осадка и посторонних примесей3.Массовая доля нелетучих веществ, %, не более32324.Массовая доля металла, %   - свинца,4,5-5,04,5-5,0 - марганца0,9-1,30,9-1,35.Стабильность раствораНе должно быть помутнения и осадка, раствор должен быть прозрачным6.Температура вспышки, °С33337.Массовая доля суспендированного твердого вещества в сиккативе, %, не более0,10,1

Растворитель ТС-1.

Описание:

растворитель ТС-1 - топливо для реактивных двигателей.

Область применения:

применяется в качестве растворителя при производстве ЛКМ.

Техническая документация:

ТС-1 ГОСТ 10227-86 с изменениями 1, 2.

Основные свойства (имеющие значение для ЛКМ):

№Наименование показателяНорма показателя1.Плотность при 20°С, кг/м³, не менее7752.Кислотное число, мг КОН/100 см³ топлива, не более0,73.Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже284.Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более225.Содержание механических примесей и водыОтсутствие

После этого смесь тщательно перемешивают в течение 6-8 часов и проверяют материал на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.

Вязкость грунтовки корректируют добавлением лака или растворителя, а цвет - введением приготовленных пигментных паст.

Химический состав твердого шлама сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" представлен в таблице 1.

Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки в трех вариантах опыта при процентном соотношении 24,4; 12,92 и 14,92 представлена в таблице 2. Показатели качества полученной грунтовки и результаты испытаний приведены в таблицах 3 и 4.

В таблице 5 представлены данные, дающие основание, что себестоимость грунтовки по описанной рецептуре не будет превышать 12050,45 рублей за 1 тонну.

В связи с планируемым увеличением производства стали в ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" до 1000000 т ежегодно будет накапливаться шлам сухой газоочистки до 904 тонн.

В настоящее время стоимость 1 кг покупной грунтовки - 40 рублей.

Состав грунтовки можно наносить методами окунания, пневматическим или безвоздушным распылением, валиком, кистью при температуре не ниже 10°С на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность металла.

Толщина наносимого покрытия на поверхность металлических изделий должна быть на менее 0,1 мм. Покрытие должно быть высушено при температуре 160-180°С в течение 20-30 минут. Грунтовку предлагаемого состава можно применять самостоятельно или в системе покрытий. В последнем случае грунтовку можно перекрывать эмалями любого типа. При перекрытии грунтовки нитроэмалями требуется выдержка грунтового покрытия не менее 6 часов.

Допускается перекрытие грунтовки лакокрасочными материалами с температурой термообработки свыше 200°С. Результаты испытания покрытия на основе предложенной грунтовки с наполнителем шлама сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь" приведены в таблице 4.

Как следует из данных таблиц 2, 3 и 4, покрытие на основе грунтовки предлагаемого состава в сравнении с покрытиями на основе известных грунтовок обладает практически равными или вышезащитными свойствами, устойчиво к внешним негативным условиям эксплуатации.

Таблица 1
Химический состав твердого шлама электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" (пыль сухой газоочистки ЭСПЦ-1)№ п/пНаименованиеХимический составСодержание, мас.%1Оксид кремнияSiO₂7,762ФосфорР0,0413Хром общийCr общий*1,04Оксид алюминияAl₂O₃0,935Оксид титанаTiO₂0,0996Оксид марганцаMnO2,297Оксид кальцияСаО21,38Оксид магнияMgO24,59Окись железаFeO3,9110Двуокись железаFe₂O₃32,0211Фторид кальцияCaF₂5,2612Оксид кальцияСаО (недопал)От 0,89* В состав Cr общий включены Cr₂O₃ и CrO₃.

Таблица 2
Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки электросталеплавильного цеха ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"", мас.%№ п/пНаименование компонентов рецептуры грунтовкиВарианты рецептур с использованием шлама сухой газоочисткиОпыт 1 (без отсева)Опыт 2 (после отсева)Опыт 3 (после отсева1Лак ГФ-0143,0643,0643,062Мел, марки М-516,7516,7516,753Пигмент красный-11,349,484Шлам сухой газоочистки24,412,9214,925Сиккатив НФ-1 (НФ-1-0)2,32,32,36Растворитель ТС-113,4911,6311,497Лецитин в качестве диспергатора-2,02,08.Итого:100100100

Таблица 3
Показатели качества грунтовки с использованием шлака сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь""№ п/пНаименование компонентов рецептуры грунтовкиВарианты рецептур с использованием шлама сухой газоочисткиОпыт 1 (без отсева)Опыт 2 (после отсева)Опыт 3 (после отсева123451Внешний видНе соответствует требованиям ГОСТСоответствует ГОСТСоответствует ГОСТ2Цвет покрытияНе соответствует требованиям ГОСТСоответствует ГОСТСоответствует ГОСТ3Условная вязкость, с5149704Массовая доля нелетучих, %56,058,660,05Степень перетира, мкм90 (7 часов)40 (6,5 часов)40 (6,5 часов)6Прочностные характеристики:   6.1Адгезия, балл1116.2Удар, см707070 16.3Изгиб, мм1116.4Твердость, у.е.0,260,200,157Устойчивость к внешним условиямНе устойчивУстойчивУстойчив

Таблица 4
Результаты испытаний заявленной грунтовки по вариантам опыта№ п/пКачественные показатели покрытия заявленной грунтовкойКоличественные показатели по опытамСоответствие требованиям технических условий (ТУ)Опыт 1Опыт 2Опыт 31Содержание сухого остатка, %27,126,324,7Соответствует2Вязкость по В3-4, с514970Соответствует3Адгезия к стальной поверхности по методу постепенного отслаивания, г/см126018201980Соответствует4Твердость в относительных единицах по маятниковому прибору М-30,260,200,15Соответствует5Устойчивость к действию 3%-ного раствора NaCl, сутки (до начала коррозии)272124Соответствует6Устойчивость к повышенной влажности при 50°С, сутки130140127Соответствует7Устойчивость к дистиллированной воде, сутки146132126Соответствует

Таблица 5
Смета затрат по участку лакокрасочных изделий (Объем производства 70,00 т)Наименование статейЕдиница измеренияНа выпуск 70 тоннНа 1 тоннуЦена за единицуКол-воСумма, тыс.руб.Кол-воСумма, руб.На производство   630,06 9000,87основные материалытыс.руб.  630,00 9000,00шлам газоочистоктонн 49,00 0,7 лактонн30,0021,00630,000,39000,00Энергетические затратытыс.руб.  0,06 0,87электроэнергиятыс.кВт874,1470,000,061,00,87Цеховые затраты   213,47 3049,58Фонд оплаты труда (ФОТ)тыс.руб.  40,00 571,43Начисления на ФОТтыс.руб.  11,24 160,57Текущий ремонттыс.руб.  20,00 285,71Содержание основных средствтыс.руб.  23,00 328,57вспомогательные материалытыс.руб.  3,00 42,86услуги вспомогательных цеховтыс.руб.  20,00 285,71Амортизациятыс.руб.  48,00 685,71Инвентарь и хозяйственные принадлежноститыс.руб.  7,00 100,001сменное оборудованиетыс.руб  5,00 71,43МБПтыс.руб.  2,00 28,57Транспортные расходытыс.руб.  20,00 2857,1Охрана трудатыс.руб.  10,73 153,29вспомогательные материалытыс.руб.  3,00 42,86энергетические затратытыс.руб.  1,73 24,72водатыс.м³511,570,700,3610,005,116теплая водаГ кал.596,762,301,3732,8619,61спецодеждатыс.руб.  4,00 57,14спецпитаниетыс.руб.  2,00 28,57Прочиетыс.руб.  33,50 478,57вспомогательные материалытыс.руб.  3,50 50,00услуги вспомогательных цеховтыс.руб.     упаковочная таратыс.руб.  30,00 428,57налогитыс.руб.     Итого:тыс.руб.  843,53 12050,45

Изобретение относится к области составов грунтовок для противокоррозионных покрытий, наносимых на поверхность преимущественно черных металлов в машиностроении, а также древесных и других материалов. Состав для грунтовки содержит лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель, мел марки М-5, в качестве диспергатора - лецитин, в качестве сиккатива - сиккатив НФ-1 и шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства со следующим химическим составом, мас.%: SiO₂ - 7,76; Р - 0,041; Cr общ. - 1,0; Al₂O₃ - 0,93; TiO₂ - 0,099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe₂O₃ - 32,02; CaF₂ - 5,26, CaO (недопал) - 0,89, при гранулометрическом составе шлама до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%. Технический результат состоит в снижении себестоимости и повышении эксплуатационных характеристик грунтовки при покрытии широкого спектра поверхностей в машиностроении и строительстве. 6 табл.

Состав для грунтовки, включающий лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель отличающийся тем, что он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства со следующим химическим составом, мас.%: SiO₂ - 7,76; Р - 0,041; Cr общ. - 1,0; Al₂O₃ - 0,93; TiO₂ - 0,099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe₂O₃ - 32,02; CaF₂ - 5,26, CaO (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел, марки М-5, лецитин, в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, в качестве растворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лак ГФ-0143,06Мел, марки М-516,75Пигмент красный9,48-11,34Шлам сухой газоочистки12,92-14,92Сиккатив НФ-12,3Растворитель ТС-111,49-13,49Лецитин2,0