Пигментированная композиция для дорожных покрытий Российский патент 2023 года по МПК C09D133/04 C09D133/10 C09D133/08 C09D133/12 C09D5/00 

Изобретение относится к пигментированным композициям покрытий, которые могут быть использованы при устройстве дорог, пешеходных и парковочных зон, велодорожек, паркингов и иных объектов, в том числе предназначенных для их защиты от воздействия погодно-климатических факторов и противогололедных реагентов во всех климатических зонах, а также внутри зданий и сооружений.

Известны пигментированные композиции, которые могут быть использованы для окрашивания различных поверхностей, таких как цементобетонные или асфальтобетонные покрытия.

Например, в патенте CN 104789059, опубл. 13.02.2018, МПК C09D-005/08, C09D-007/61, C09D-125/14, C09D-163/00 раскрыт состав краски для дорог, которую готовят из следующих компонентов в весовых частях:

10-30 частей эпоксидной смолы на основе бисфенола А;

15-40 частей анионной водоэмульсионной стирол-акриловой эмульсии;

12-18 частей. частей пропандиола;

3-12 частей органобентонита;

5-10 частей сульфата бария;

5-10 частей цветной пасты;

20-45 частей деионизированной воды.

Известная композиция представляет собой износостойкий атмосферостойкий высокополимерный материал ярких цветов, предназначенный для нанесения на цементобетонные или асфальтобетонные покрытия. Достоинствами известной композиции являются высокие показатели износостойкости, атмосферостойкости, коррозионной стойкости и адгезии. Кроме этого в описании к патенту отмечается, что данная композиция проста в приготовлении и обладает низкой стоимостью.

Несмотря на то, что основой для известной композиции является вода, однако, при этом в качестве добавки используют от 10 до 30 частей эпоксидной смолы на основе бисфенола А, который не растворим в воде. По этой причине данная композиция не образует устойчивую эмульсию, и, следовательно, при ее применении возникает возможность появления таких дефектов, как неравномерность выкраса, шелушение покрытия и т.п. Кроме того, используемая эпоксидная смола содержит в своем составе фенолы, которые от солнечного нагрева могут выделяться на поверхность покрытия и негативно влиять на окружающую среду.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбраны композиции акриловых лакокрасочных композиций (варианты), описанные в патенте на изобретение РФ № 2398807 «Акриловая лакокрасочная композиция (варианты)», опубл. 10.09.2010, МПК С09D 133/04, С09D 133/08, С09D 133/10, С09D 133/12, С09D 5/00, которые могут быть использованы для защиты различных поверхностей в быту и в промышленности.

В патенте РФ № 2398807 описаны следующие варианты композиции:

1. Акриловая лакокрасочная композиция, содержащая акриловое пленкообразующее, наполнитель, загуститель, пластификатор - эфир фталевой кислоты, пигмент и растворитель, отличающаяся тем, что она в качестве акрилового пленкообразующего содержит акриловый органорастворимый сополимер "Полиформ" и сополимер п-бутилметакрилата с метилметакрилатом, в качестве наполнителя - силикатный наполнитель, в качестве загустителя бентон или пангель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Акриловый сополимер "Полиформ" 25,0-35,0;

Сополимер п-бутилметакрилата с метилметакрилатом 0,8-3,5;

Указанный пластификатор 1,5-5,0;

Пигмент 0,3-15,3;

Указанный загуститель 0,5-3,0;

Силикатный наполнитель 9,0-25,0;

Органический растворитель - остальное.

2. Акриловая лакокрасочная композиция, содержащая акриловое пленкообразующее, наполнитель, растворитель, загуститель, пластификатор - эфир фталевой кислоты, пигмент, отличающаяся тем, что в качестве акрилового пленкообразующего она содержит акриловый органорастворимый сополимер "Полиформ", сополимер п-бутилметакрилата с метилметакрилатом и дополнительно полифенилсилоксановую смолу, а в качестве наполнителя - силикатный наполнитель, в качестве загустителя бентон или пангель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Акриловый сополимер "Полиформ" 12,5-20,0;

Полифенилсилоксановая смола 12,5-20,0;

Сополимер п-бутилметакрилата с метилметакрилатом 0,8-3,5;

Указанный пластификатор 1,5-5,0;

Пигмент 0,3-15,3;

Указанный загуститель 0,5-3,0;

Силикатный наполнитель 9,0-25,0;

Органический растворитель - остальное.

Общими недостатками известных акриловых лакокрасочных композиций является то, что при их применении для дорожной отрасли может происходить растрескивание акриловой лакокрасочной композиции на асфальтобетонном или цементобетонном покрытии за счет того, что в составе применяют органический растворитель - толуол, соответствующий ГОСТ 14710-78. Данный компонент относится к летучим органическим соединениям, который обладает свойствами быстрого высыхания на любой поверхности, в частности на дорожном покрытии, в силу чего акриловая лакокрасочная композиция не успевает распределиться тонким слоем по окрашиваемой поверхности, что приводит к растрескиванию полученного покрытия.

Кроме этого, в примерах использования известной лакокрасочной композиции описано применение акриловых сополимеров марок «Полиформ 2245», «Полиформ 1050», «Полиформ 3026», при этом для каждого состава в зависимости от выбранного пигмента подбирают соответствующий акриловый сополимер, что усложняет подбор составов при разработке акриловых лакокрасочных композиций, а также увеличивает себестоимость конечного продукта в силу большого количества в мас. % акрилового сополимера и сополимера п-бутилметакрилата с метилметакрилатом, введенного в композицию.

Также используемые в заявленных акриловых лакокрасочных композициях акриловые сополимеры обладают избыточной условной вязкостью в диапазоне от 70 до 120 с, что приводит к получению избыточно вязкого состава, который неизбежно будет распределяться толстым слоем на окрашиваемой поверхности. Из-за этого страдает качество покрытия: возникают проблемы при заполнении пор и трещин, так как происходит снижении адгезии используемой лакокрасочной композиции к окрашиваемой поверхности.

Кроме того, неоправданно возрастает расход используемой лакокрасочной композиции, что в итоге приводит к удорожанию работ.

При нанесении акриловых лакокрасочных композиций механизированным способом с помощью специализированных устройств также возникает риск засорения таких устройств, что приводит к необходимости выполнения дополнительных технологических операций, таких как разборка и сбор такого устройства, его промывка с помощью специальных средств, что увеличивает общее время выполнения работ по окрашиванию поверхности и существенно повышает их себестоимость.

Также, в соответствии с патентом, в качестве пластификаторов для акриловой лакокрасочной композиции используют ди-2-этилгексилфталат и дибутилфталат. Согласно справочнику Европейского химического агентства известно, что данные компоненты являются токсичными и относятся ко второму классу опасности, следовательно, применение таких компонентов оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду в целом.

Кроме того, в качестве наполнителей для акриловой композиции используют слюду молотую по ГОСТ 855-74, применение которой также увеличивает себестоимость конечного продукта. При этом слюда обладает излишней хрупкостью, что может являться одной из причин растрескивания лакокрасочного покрытия на окрашенной поверхности.

Еще одним недостатком известных акриловых лакокрасочных композициях является то, что в них используют пигменты в количестве от 0,3 до 15,3 мас. %, которые представляют собой неорганические порошки, которые в случае их недостаточно тщательного перемешивания могут распределяться неравномерно по объему акриловой лакокрасочной композиции, что может являться причиной снижения водопроницаемости покрытия, и, как следствие, к значительному увеличению времени отверждения покрытия. Кроме этого, использование пигмента в количестве от 5 до 15,3 мас. % значительно увеличивают конечную себестоимость акриловой лакокрасочной композиции.

Решаемой технической проблемой является несбалансированное содержание компонентов, оказывающих негативное влияние на экологию и качество окрашивания поверхности по следующим показателям: условная вязкость, адгезия, водопроницаемость, а также исключающих возможность их применения внутри зданий и сооружений.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение области применения пигментированной композиции, включая возможность ее использования в качестве покрытия для автомобильных дорог, для разметки пешеходных и парковочных зон, паркингов, велодорожек и иных подобных объектов, а также возможность ее использования в качестве покрытия напольных поверхностей внутри зданий и сооружений, при обеспечении высокого качества получаемого покрытия по показателям условной вязкости, адгезии, водопроницаемости, скорости отверждения, а также обеспечении низкой токсичности и низкого класса пожарной опасности, позволяющих проводить работы по нанесению покрытия внутри зданий и сооружений.

Указанный технический результат достигается за счет применения пигментированной композиции для дорожных покрытий, содержащей:

акриловый сополимер, имеющий условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ± 2°С от 40 до 80 с - от 5,0 до 15,0 мас. %;

амфотерный оксид четырехвалентного титана - от 1,0 до 3,0 мас. %;

минерал из класса силикатов в количестве - от 10,0 до 20,0 мас. %;

гидроалюмосиликат - от 0,01 до 1,0 мас. %;

многокомпонентный углеводородный растворитель, в состав которого входят функциональные группы: -ОН; -СН3; -О-, -СОО- и C₂H₅O, - от 10,0 до 25,0 мас. %;

пигмент - от 0,01 до 3,0 мас. %;

кварцевый наполнитель, состоящего из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1 - 0,4 мм - остальное.

Подбираемая опытным путем в рамках заявленных диапазонов рецептура позволяет достигать требуемых характеристик продукта, включая требуемый цвет по шкале международной системы цветов RAL.

В составной части продукта присутствует растворитель, состоящий из элементов нефтепереработки, которая позволяет добиться необходимой вязкости состава, при этом соблюдается баланс минеральной составляющей, которая в свою очередь является универсальным продуктом для данной композиции. Также в данном составе применяется акриловый сополимер, отличительной особенностью которого является атмосферо- и светостойкость, эластичность, а также высокая адгезия к окрашиваемой поверхности и высокая проникающая способность.

Компонентный состав пигментированной композиции для дорожных покрытий и процентное соотношение компонентов были определены на основе следующих соображений:

Использование акрилового сополимера, имеющего условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ± 2°С от 40 до 60 с в количестве от 5,0 до 15,0 мас. %, состоящий из фрагментов акриловых кислот и ее производных со стиролом:

обеспечивает быстрое время высыхания, составы на основе акрилового сополимера характеризуются прекрасной седиментационной устойчивостью, при этом покрытие имеет высокую износостойкость и хорошую адгезию.

Амфотерный оксид четырехвалентного титана в количестве от 1,0 до 3,0 мас. %, обеспечивает стойкость пигментированной композиции на окрашиваемой поверхности, а также данная добавка формирует устойчивость к высокому уровню влажности, кроме этого, данный компонент является вспомогательным элементом для получения требуемого цвета композиции.

Минерал из класса силикатов в количестве от 10,0 до 20,0 мас. %, обеспечивает влагостойкость и атмосферостойкость пигментированной композиции для дорожных покрытий.

Гидроалюмосиликат от 0,01 до 1,0 мас. % обеспечивает высокое качество покрытия, а также препятствует расслоению компонентов пигментированной композиции;

Многокомпонентный углеводородный растворитель, в состав которого входят следующие функциональные группы: -ОН; -СН3; -О-, -СОО- и C₂H₅O- в количестве от 10,0 до 25,0 мас. %, обеспечивает в силу своего многокомпонентного состава сбалансированное время высыхания, при котором пигментированная композиция успевает распределится тонким слоем по окрашиваемой поверхности, при этом обеспечивается высокое качество покрытия и не образуются жирные пятна после высыхания.

Пигмент в количестве от 0,01 до 3,0 мас. %, представляющий собой пастообразный продукт, состоящий из фрагментов гетероциклических соединений обеспечивает яркость и выраженный цвет пигментированной композиции в соответствии со шкалой международной системы цветов RAL.

За счет этого заявляемая композиция обладает прочностью скрепления с окрашиваемой поверхностью, быстрым временем высыхания при заданной толщине слоя, а также высокой водостойкостью и атмосферостойкостью.

Применение заявляемой пигментированной композиции позволяет:

- Наносить ее на асфальтобетонные и цементобетонные основы дорог, пешеходных и парковочных зон, велодорожек, паркингов и иных объектов, в том числе с целью их защиты от воздействия погодно-климатических факторов и противогололедных реагентов во всех климатических зонах, а также внутри зданий и сооружений с помощью скребков, валиков, кистей и специализированных механизированных устройств;

- Начинать эксплуатацию полученного покрытия менее, чем через 30 минут после его нанесения;

- Производить выбор любого цвета для покрытия в соответствии со шкалой международной системы цветов RAL;

- Использовать пигментированную композицию внутри зданий и сооружений поскольку она имеет низкий класс пожарной опасности.

Заявителем была получены следующие пигментированные композиции для дорожных покрытий, которые прошли испытания в реальных условиях эксплуатации:

Пример 1. Пигментированная композиция для дорожных покрытий, в том числе покрытий внутри зданий и сооружений, состоящая из акрилового сополимера, имеющего условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ±2°С от 40 до 80 с в количестве от 9,0 до 15,0 мас. %, амфотерного оксида четырехвалентного титана в количестве от 1,0 до 3,0 мас. %, минерала из класса силикатов в количестве от 11,0 до 18,0 мас. %, гидроалюмосиликата от 0,1 до 1,0 мас. %, многокомпонентного углеводородного растворителя, в состав которого входят следующие функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-, -СОО- и C₂H₅O в количестве от 14,0 до 22,0 мас. %, пигмента насыщенного желтого цвета по RAL 1023, представляющего собой пастообразный продукт, состоящий из соединения на основе фенилбутанамида, в количестве от 1,0 до 4,0 мас. % и кварцевого наполнителя, состоящего из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1 - 0,4 мм - остальное.

Пример 2. Пигментированная композиция для дорожных покрытий, состоящая из акрилового сополимера, имеющего условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ± 2°С от 40 до 80 с в количестве от 9,0 до 15,0 мас. %, амфотерного оксида четырехвалентного титана в количестве от 1,0 до 3,0 мас. %, минерала из класса силикатов в количестве от 11,0 до 18,0 мас. %, гидроалюмосиликата от 0,1 до 1,0 мас. %, многокомпонентного углеводородного растворителя, в состав которого входят следующие функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-, -СОО- и C₂H₅O в количестве от 14,0 до 22,0 мас. %, пигмента красного цвета по RAL 3020, представляющего собой пастообразный продукт, состоящий из гетероциклического соединения на основе карбоксамида, в количестве от 1,0 до 4,0 мас. % и кварцевого наполнителя, состоящего из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1-0,4 мм - остальное.

Пример 3. Пигментированная композиция для дорожных покрытий, состоящая из акрилового сополимера, имеющего условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ± 2°С от 40 до 80 с в количестве от 9,0 до 15,0 мас. %, амфотерного оксида четырехвалентного титана в количестве от 1,0 до 3,0 мас. %, минерала из класса силикатов в количестве от 11,0 до 18,0 мас. %, гидроалюмосиликата от 0,1 до 1,0 мас. %, многокомпонентного углеводородного растворителя, в состав которого входят следующие функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-, -СОО- и C₂H₅O в количестве от 14,0 до 22,0 мас. %, пигмента зеленого цвета по RAL 6024, представляющего собой пастообразный продукт, состоящий из соединения на основе полихлорфталоцианина меди, в количестве от 1,0 до 4,0 мас. % и кварцевого наполнителя, состоящего из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1-0,4 мм - остальное.

Пример 4. Пигментированная композиция для дорожных покрытий, состоящая из акрилового сополимера, имеющего условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ± 2°С от 40 до 80 с в количестве от 9,0 до 15,0 мас. %, амфотерного оксида четырехвалентного титана в количестве от 1,0 до 3,0 мас. %, минерала из класса силикатов в количестве от 11,0 до 18,0 мас. %, гидроалюмосиликата от 0,1 до 1,0 мас. %, многокомпонентного углеводородного растворителя, в состав которого входят следующие функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-, -СОО- и C₂H₅O в количестве от 14,0 до 22,0 мас. %, пигмента синего цвета по RAL 5005, представляющего собой пастообразный продукт, состоящий из гетероциклического соединения с фталоцианинатной составляющей, в количестве от 1,0 до 4,0 мас. % и кварцевого наполнителя, состоящего из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции от 0,1 до 0,4 мм - остальное.

Все композиции по приведенным примерам были испытаны по основным показателям: условная вязкость, адгезия, скорость высыхания покрытия. Результаты проведенных испытаний для четырех цветов композиции представлены в Таблице 1.

Данные результаты испытаний также были сравнены с расчетными усредненными показателями акриловых лакокрасочных композиций, изготовленных в соответствии с прототипом - патентом РФ на изобретение № 2398807.

Из Таблицы 1 видно, что полученные в соответствии с заявляемой формулой составы имеют сниженную условную вязкость, что позволяет им равномерно распределяться по покрытию, а также снижено время высыхания, что позволяет быстрее проводить работы по окрашиванию поверхности.

Таким образом, в отношении всех испытанных пигментированных композиций было подтверждено, что их использование позволяет:

- Наносить пигментированную композицию на поверхности внутри зданий и сооружений, например, на путях эвакуации;

- Наносить пигментированную композицию с помощью скребков, валиков, кистей и специализированных устройств, обеспечивающих высокую производительность работ;

- Начинать эксплуатацию дорожного движения менее чем, через 30 минут после окончания нанесения пигментированной композиции на окрашиваемую поверхность.

Кроме этого, состав заявляемой композиции обеспечивает возможность подбора практически любой необходимой цветовой гаммы, в соответствии с международной системой цветов RAL.

Таким образом, был достигнут заявленный технический результат -расширение области применения пигментированной композиции, включая возможность ее использования в качестве покрытия для автомобильных дорог, для разметки пешеходных и парковочных зон, паркингов, велодорожек и иных подобных объектов, а также возможность ее использования в качестве покрытия напольных поверхностей внутри зданий и сооружений, при обеспечении высокого качества получаемого покрытия по показателям условной вязкости, адгезии, водопроницаемости, скорости отверждения, а также низкой токсичности и низкого класса пожарной опасности, позволяющих проводить работы по нанесению покрытия внутри зданий и сооружений.

Пигментированная композиция для дорожных покрытий

Таблица 1 № Наименование показателя Метод испытания Результаты испытаний Пример 1
(цвет композиции - желтый) Пример 2
(цвет композиции - красный) Пример 3
(цвет композиции - зеленый) Пример 4
(цвет композиции - синий) Композиция
по патенту РФ
№ 2398807 1 Условная вязкость при (20±2)°С по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла не менее 4 мм, с, не менее ГОСТ 9070 17 11 12 16 40,3 2 Массовая доля нелетучих веществ, % ГОСТ 31939 73 75,5 73,5 75,5 48,88 3 Плотность, г/см³
(не более) ГОСТ 31992.1 1,62 1,59 1,63 1,64 - 4 Сцепление с поверхностью щебня, балл (не менее) ГОСТ Р 58952.10 хорошо хорошо хорошо хорошо - 5 Время высыхания слоя толщиной 1 мм до степени 3, при температуре (20±2) °C (площадь контакта 1см²), минут (мет. Пластинка), ч (не более) ГОСТ 19007 0,5 0,5 0,5 0,5 1,4

Изобретение относится к пигментированным композициям покрытий, которые могут быть использованы при устройстве дорог, пешеходных и парковочных зон, велодорожек, паркингов и иных объектов. Предложена пигментированная композиция для дорожных покрытий, содержащая в мас.%: акриловый сополимер, имеющий условную вязкость по ВЗ-246 при 20±2°С от 40 до 80 с, 5,0-15,0; амфотерный оксид четырехвалентного титана 1,0-3,0; минерал из класса силикатов 10,0-20,0; гидроалюмосиликат 0,01-1,0; многокомпонентный растворитель, в состав которого входят функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-; -СОО- и C₂H₅O, 10,0-25,0; пигмент 0,01-3,0; кварцевый наполнитель, состоящий из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1-0,4 мм, - остальное. Технический результат - расширение области применения пигментированной композиции, включая возможность ее использования в качестве покрытия напольных поверхностей внутри зданий и сооружений, при обеспечении высокого качества получаемого покрытия по показателям условной вязкости, адгезии, скорости отверждения, а также обеспечение низкой токсичности и низкого класса пожарной опасности, позволяющих проводить работы по нанесению покрытия внутри зданий и сооружений. 1 табл., 4 пр.

Пигментированная композиция для дорожных покрытий, содержащая:

акриловый сополимер, имеющий условную вязкость по ВЗ-246 при 20 ±2°С от 40 до 80 с, от 5,0 до 15,0 мас.%;

амфотерный оксид четырехвалентного титана от 1,0 до 3,0 мас.%;

минерал из класса силикатов в количестве от 10,0 до 20,0 мас.%;

гидроалюмосиликат от 0,01 до 1,0 мас.%;

многокомпонентный растворитель, в состав которого входят функциональные группы: -ОН; -СН₃; -О-; -СОО- и C₂H₅O, от 10,0 до 25,0 мас.%;

пигмент от 0,01 до 3,0 мас.%;

кварцевый наполнитель, состоящий из оксидов кремния, железа и алюминия с размером фракции 0,1-0,4 мм, - остальное.