СИЛИКАТНАЯ КРАСКА Российский патент 2015 года по МПК C09D1/02 

Изобретение относится к отделочным строительным материалам, применяемым для защитно-декоративной отделки внутренних и наружных поверхностей зданий и сооружений, а именно к составам силикатных красок. Известны силикатные краски, представляющие собой суспензию сухой пигментной смеси в водном растворе силикатов (см. Климанова Е.А., Барщевский Ю.А., Жилкин И.Я. Силикатные краски. - М. - 1968, с.7-33), однако известные силикатные краски обладают низкими малярными свойствами. Известны силикатные краски, включающие жидкое калиевое стекло, мел, тальк, пигменты и силикатизатор (см. Краски силикатные, ГОСТ 18958-73). Их недостатком является низкая укрывистость и стабильность при хранении, покрытия на их основе имеют недостаточную адгезию и прочность.

Известен состав силикатной краски, включающий жидкое стекло, мел, тальк, пигменты, силикатизатор и дополнительно содержит кремнегель - отход производства фтористого алюминия с содержанием фтористого алюминия 4-6%. В качестве пигментов используют в зависимости от желаемого цвета охру, оксид хрома, сажу, голубой фталоцианиновый, лазурь железную, ультрамарин, сурик железный. В качестве силикатизатора используют цинковые белила или борат кальция (см. А.С. СССР №823402, М. Кл.³ C09D 1/02). Недостатком этого аналога является сложность и энергоемкость технологического процесса. Кроме того, некоторые из приведенных выше компонентов (отход производства фтористого алюминия) токсичны изначально для окружающей среды и человека, а полученный конечный продукт имеет невысокие малярно-технические показатели и адгезию к поверхностям.

Известен состав силикатной краски (см. A.C. №1828867 А1, C09D 1/02), принятый за прототип, содержащий жидкое калиевое стекло, кремнегель - отход производства фтористого алюминия, пигменты: желтый железооксидный марки Ж-О, пигмент красный железооксидный, сурик железный и другие, а также известковый отход сахарного производства на основе карбоната кальция и магния, прокаленный при температуре 250°C. Недостатком является сложность составов, использование дефицитных дорогостоящих пигментов, токсичного отхода производства фтористого алюминия и невысокие малярно-технические показатели: укрывистость и маслоемкость.

Изобретение направлено на улучшение малярно-технических показателей силикатной краски не токсичной для окружающей среды и человека, эффективной для применения в качестве отделки внутренних и внешних поверхностей зданий и сооружений.

Поставленная цель достигается за счет того, что силикатная краска, включающая жидкое калиевое (натриевое) стекло, силикатизатор - цинковые белила, тальк, наполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве наполнителя термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Дефекат, прокаленный при температуре 600°С 10-64 Дефекат, прокаленный при температуре 260°С 12-63 Цинковые сухие белила 15-55 Тальк 15 Жидкое натриевое или калиевое стекло,   имеющее плотность не менее 1200 кг/м³,   при массовом соотношении 1:1   по отношению к сухой части краски  

Для улучшения малярно-технических показателей силикатная краска содержит пигмент красного цвета, полученный из отходов хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов (ГОКов) - хвостов обогащения железистых кварцитов (ХОЖК), прокаленных при температуре 1000°С.

Впервые предложены составы силикатных красок, содержащие пигменты на основе отходов промышленности, таким образом, предложенное решение обладает критерием «новизна».

Отсутствие в патентной и научно-технической литературе по данной и смежным областям техники аналогичных или близких по технической сущности решений, а также то, что впервые обнаружены ранее не известные свойства термообработанного при 260°С и 600°С дефеката, позволяющие использовать его в качестве наполнителя вместо мела в силикатные краски, приводит к выводу о соответствии заявленного решения критерию «изобретательский уровень».

Фильтрационный осадок-дефекат представляет собой отход сахарного производства, содержащий на своей поверхности до 18-20% различных органических веществ, адсорбированных в результате очистки диффузионного сока сахарной свеклы на стадиях сатурации. В результате термической обработки при 600°С на поверхности дефеката происходит неполное сгорание органических веществ и образование обуглившихся веществ, в основном состоящих из углеродных частиц (сажи). Это придает ему черный цвет (устойчивое окрашивание по объему). Значительной составляющей частью термообработанного дефеката являются карбонаты кальция и магния, микроэлементы: кремний, калий, натрий, азот, фосфор, токсичные вещества и ионы тяжелых металлов отсутствуют.

В качестве силикатизатора используют цинковые белила (ГОСТ 202-84), тальк молотый (ГОСТ 21234-75). В составах используют жидкое калиевое или натриевое стекло с плотностью не менее 1200 кг/м³.

Краску получают следующим образом. В смесителе смешивают отход - термолизный дефекат, термообработанный при температуре 260 или 600°С, силикатизатор и пигмент в течение 30 мин. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. По окончании перетира смесь выгружают в бумажные мешки и отправляют потребителю.

Рабочий раствор силикатной краски готовят непосредственно перед употреблением. Жидкое калиевое (или натриевое) стекло заливают в смеситель и добавляют сухую пигментную часть в соотношении 1:1, после чего перемешивают 3-5 мин.

Краску наносят на поверхность при помощи краскопульта, валика или кисти.

Составы силикатной краски представлены в табл.1.

Таблица 1 Примерные составы силикатной краски, в мас.ч Для окраски цоколя Дефекат** 15 Сажа 20 ХОЖК 15 Дефекат** 50 Дефекат* 40 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15     Дефекат* 12 Сажа 6 Дефекат** 58 Дефекат** 64 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 Крокус 15 Бокситовая руда 60 Цинковые сухие 55 Цинковые белила 15 белила   Тальк 15 Тальк 15 Дефекат** 10 Дефекат* 15     * дефекат при 260°C; ** - дефекат при 600°C Для окраски фасада ХОЖК 15 ХОЖК 7 Дефекат* 55 Дефеката* 63 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие   белила   белила 15 Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 16 ХОЖК 12 Дефекат* 54 Цинковые сухие   Цинковые сухие   белила 15 белила 15 Тальк 15 Тальк 15 Дефекат* 58 ХОЖК 17 ХОЖК 10 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 Дефекат* 53 Дефекат* 60

Дефекат* 10 ХОЖК 10 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 Дефекат** 60 Дефекат* 60 ХОЖК 15 ХОЖК 15 Дефекат* 55 Дефекат** 55 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 12 ХОЖК 14 Дефекат* 58 Дефекат* 56 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 Для окраски внутренней поверхности ХОЖК 28 ХОЖК 32 Дефекат* 12 Дефекат* 38 Цинковые сухие 45 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 50 ХОЖК 35 Дефекат* 20 Дефекат 35 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 34 ХОЖК 50 Дефекат* 36 Дефекат* 20 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 30 ХОЖК 15 Дефекат* 40 Дефекат* 15 Цинковые сухие 15 Цинковые сухие 55 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15 ХОЖК 42 ХОЖК 50 Дефекат* 15 Дефекат* 20 Цинковые сухие 18 Цинковые сухие 15 белила   белила   Тальк 15 Тальк 15

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Силикатная краска для окраски цоколя. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 и 600°С в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 40; дефекат, прокаленный при температуре 600°С - 15;

ХОЖК, прокаленный при 1000°С - 15; цинковые сухие белила - 15; тальк - 15. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски: жидкое стекло).

Пример 2. Силикатная краска для окраски фасада. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 55; цинковые сухие белила - 15; тальк - 15; ХОЖК, прокаленные при 1000°С - 28. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски: жидкое стекло).

Пример 3. Силикатная краска для окраски внутренней поверхности. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 12; цинковые сухие белила - 45; тальк - 15; ХОЖК, прокаленные при 1000°С - 28.Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски : жидкое стекло).

В табл. 2 представлены малярно-технические показатели пигментов, полученных по данному изобретению в сравнении с аналогичными характеристиками известного пигмента. Сравнивая результаты экспериментов (табл. 2), приходим к выводу о том, что наилучшие малярно-технические свойства имеет пигмент, полученный при прокаливании 600°С. При температуре ниже 600°С не происходит достаточного сгорания органических веществ до углеродных частиц на поверхности дефеката, и цвет полученного продукта светло-серый. При более высокой температуре 700°С происходит полное сгорание углеродистых частиц по реакции: С+O₂=СО₂ на поверхности дефеката и происходит обесцвечивание продукта, в результате малярно-технические свойства продукта ухудшаются, т.е. не достигается поставленная задача. Таким образом, оптимальная температура прокаливания дефеката для получения пигмента черного цвета равняется 600°С.

Таблица 2 Температура прокаливания, °C Цвет пигмента Малярно-технические показатели пигмента Насыщенность, цвета, % Укрывистость, г/м² Маслоемкость, г/100 г пигмента Диспергируемость, мкм Красящая способность, % По известному решению (пример 1) 400 Светло-серый 0,2 4,0 20 18 105 500 Серый 0,25 4,0 21 19 105 600 Темно-серый 0,25 4,5 21 19 110 700 Черный 0,25 4,5 22 20 115 По изобретению 400 Светло-серый 0,25 4,0 21 4,0 110 500 Темно-серый 0,3 4,0 20 2,0 110 600 Черный 0,35 4,5 21 1 120

Свойства полученных силикатных красок (примеры 1, 2, 3) представлены в табл.3.

Таблица 3 Технологические параметры силикатных красок Показатели СОСТАВЫ 1 2 3 Для окраски цоколя Для окраски фасада Для окраски внутренних поверхностей Укрывистость, г/м³ 120 130 110 Прочность при ударе, см 50 55 45 Адгезия, баллы (по ГОСТ 15140-78 1 1 1 Атмосферостойкость по ГОСТ 9.074 метод Б (15 циклов) Отслоений нет

Изобретение позволяет снизить энергозатраты, удешевить и упростить технологию получения силикатных красок с улучшенными малярно-техническими показателями, которые можно использовать в различных отраслях промышленности и строительстве.

Кроме того, предложенные составы силикатных красок позволяют расширить сырьевую базу, отказаться от дефицитных токсичных материалов. Полученный продукт является дешевым, отечественным и применение его может решить экологическую проблему регионов по утилизации крупнотоннажных техногенных отходов сахарной промышленности и хвостохранилищ ГОКов, расширяя их рынок сбыта.

Изобретение относится к силикатным краскам, применяемым для защитно-декоративной отделки внутренних и наружных поверхностей зданий и сооружений. Силикатная краска содержит в качестве наполнителя термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм. Силикатная краска включает, масс.ч.: цинковые сухие белила - 15-55, тальк - 15, дефекат, прокаленный при 600°С, - 10-64, дефекат, прокаленный при 260°С, - 12-63. Жидкое натриевое или калиевое стекло с плотностью не менее 1200 кг/м³ используют при массовом соотношении 1:1 по отношению к сухой части краски. Для улучшения малярно-технических показателей краска содержит пигмент красного цвета, полученный из хвостов обогащения железистых кварцитов - ХОЖК, прокаленных при температуре 1000°С. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Силикатная краска, включающая жидкое калиевое или натриевое стекло, силикатизатор - цинковые белила, тальк, наполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве наполнителя термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Дефекат, прокаленный при температуре 600°С 10-64 Дефекат, прокаленный при температуре 260°С 12-63 Цинковые сухие белила 15-55 Тальк 15 Жидкое натриевое или калиевое стекло, имеющее плотность   не менее 1200 кг/м³, при массовом соотношении 1:1   по отношению к сухой части краски  

2. Силикатная краска по п.1, отличающаяся тем, что содержит пигмент красного цвета, полученный из хвостов обогащения железистых кварцитов - ХОЖК, прокаленных при температуре 1000°С.