Однокомпонентная цементно-силикатная краска повышенной долговечности с расширенными функциональными свойствами Российский патент 2025 года по МПК C09D1/06 C09D1/02 C09D5/03 

Изобретение относится к составам для нанесения лакокрасочных покрытий на цементно-силикатной основе, предназначенных для внутренних и наружных отделочных работ, и отличается от аналогов простотой технических решений, проявляющихся в возможности приготовления состава непосредственно в условиях строительной площадки. Также на основе базового состава созданы составы, отличающиеся свойствами получаемых покрытий за счет применения специальных добавок (модификаторов), к которым относятся самоочищение, термостойкость и трещиностойкость, защита от электромагнитных излучений.

Значительная площадь существующих фасадных поверхностей зданий и сооружений представлена различными материалами на минеральной основе, отделка которых силикатными красками представляется наиболее перспективной.

Широко используемые в настоящее время краски на минеральной основе, в основном, производятся двухупаковочными (двухкомпонентными): в одной упаковке смесь дисперсных компонентов, в другой жидкое стекло с дополнительными компонентами в жидкой форме. Основным недостатком данных композиций является низкая стабильность при хранении, а также сложность приготовления в условиях производства строительных работ.

Экономически выгодным является изготовление силикатных покрытий в одноупаковочной (однокомпонентной) форме, так как они могут обеспечить малозатратную модификацию состава для придания дополнительных специфических свойств.

Из уровня техники известен ряд рецептур одноупаковочных красок. Например, известна краска на основе натриевого жидкого стекла, мела, талька и железного сурика (RU2294947C1, МПК C09D1/02, C09D 5/08, C09D 5/28, опубл. 10.03.2007), модифицированная для повышения кроющей способности и твердости мочевиной, бутадиен-стирольным латексом, тонкомолотыми отходами стекольного производства и растворителем в виде промышленных сточных вод, содержащих формальдегид. Известен состав силикатной краски (RU2662528C1, МПК C09D1/02, C09D5/04, опубл. 27.03.2006), включающий натриевое жидкое стекло, оксид цинка, кремнеземный наполнитель, эмульсию органического полимера и пигмент. Для обеспечения требуемых характеристик необходима модификация натриевого жидкого стекла путем введения тетраэкоксилана, необходим нагрев полученной смеси, выдержка реакционной массы и последующая отгонка водного этилового спирта при пониженной температуре.

К основным недостаткам приведенных и других известных составов силикатных покрытий относится их модификация различными органическими полимерами – бутадиен-стирольным латексом, сополимерами этилена или метилвинилового эфира, полиорганосилоксаном, резиновым латексом и другими органическими компонентами, введение которых в большом объеме в состав покрытий в десятки раз снижает воздухопроницаемость красочного слоя.

Наиболее близким прототипом к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан состав, содержащий жидкое натриевое стекло, портландцемент и замедлитель (RU2669642С2, МПК C09D 5/32, В82Y 30/00, C09D 1/02, опубл. 12.10.2018). Для придания специфических характеристик в виде поглощения электромагнитного излучения в состав введены до 7% многослойных углеродных нанотрубок.

К недостаткам данного покрытия относится его двухупаковочная форма, которая усложняет приготовление состава в условиях производства строительных работ.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка однокомпонентной цементно-силикатной краски повышенной долговечности с расширенными функциональными свойствами за счет применения минеральных компонентов и специальных добавок без использования органических полимеров.

Положительным техническим результатом, который обеспечивается совокупностью признаков композиции, является повышенная долговечность, которая обеспечивается высокой адгезией к основанию, стойкостью покрытия к статическому воздействию воды и паропроницаемостью красочного слоя, достигаемыми за счет применения в базовом составе композиции в указанных пропорциях:

• белого портландцемента (силикатизатор) марки не ниже ЦЕМ I52.5 R ПБЦ 1-500Д0 (CEM I 52,5 R (ПЦБ 1-500-Д0) (Цемент Портландцемент белый // Joint.Каталог. URL: https://joint-company.ru/product/tsement-portlandtsement-belyy-cem-i-52-5-r--ptsb-1-500-d0--aalborg-v-sling-bege-1500-kg/ (дата обращения: 14.08.2024));

• сухого растворимого натриевого жидкого стекла (пленкообразователь) с характеристиками не ниже установленных в ТУ20.13.62-001-06051139-2020, силикатный модуль которого варьируется в пределах от 2,8 до 3,4,

• фосфата натрия (замедлитель коагуляции) с характеристиками не ниже установленных ГОСТ 201-76,

• микрокальцита (наполнитель) с характеристиками не ниже установленных ГОСТ 56775-2015.

При этом может быть использован микрокальцит техногенного происхождения, что будет способствовать повышению экологической безопасности, а также снижению стоимости композиции.

Предлагаемое решение отличается от известных тем, что в базовый состав цементно-силикатной краски входят портландцемент белый (46,5-55,9%), сухое растворимое натриевое жидкое стекло (28-32,6%), фосфат натрия (2,1-3,0%), микрокальцит (14,0-22,4).

Примеры возможных рецептур базового состава цементно-силикатной краски приведены ниже (таблица 1).

Таблица 1 – Примеры возможных рецептур базового состава цементно-силикатной краски

№ композиции Портландцемент белый, % масс. Сухое растворимое натриевое жидкое стекло, % масс. Фосфат натрия, % масс. Микрокальцит, % масс. Пример 1 55,9 28,0 2,1 14,0 Пример 2 50,4 29,3 2,2 18,1 Пример 3 46,5 32,6 2,3 18,6 Пример 4 44,8 29,9 3,0 22,4 Пример 5 47,3 30,9 2,3 19,5 Пример 6 45,2 32,2 2,5 20,1 Пример 7 48,4 31,2 2,2 18,2

Для всех композиций, получаемых из компонентов в указанных долях, определены следующие показатели: адгезия по методу решетчатых надрезов (ГОСТ 31149-2014), стойкость покрытия к статическому воздействию воды (ГОСТ 9.403-2022), паропроницаемость красочного слоя (ГОСТ 33355−2015).

Для всех указанных составов цементно-силикатной краски (таблица 1) данные показатели составили: адгезия по методу решетчатых надрезов - не более 1 балла, стойкость покрытия к статическому воздействию воды - не менее 2 часов, паропроницаемость красочного слоя - не менее 200 г/м²⋅сут.

Также возможно расширение функциональных свойств покрытия за счет применения специальных добавок (модификаторов) в количестве 0,2-10% от массы портландцемента в базовом составе. В качестве специальных добавок, в том числе ультрадиспесного размера, вводимых в состав вместе или по отдельности, могут быть использованы:

• щелочестойкий пигмент - пигмент с рабочей рН средой выше 7 (2-10% от массы портландцемента в базовом составе);

• диоксид титана с удельной поверхностью не менее 35-40 м²/г (5-10% от массы портландцемента в базовом составе),

• хризотиловые волокна 6-7 сорта, соответствующие ГОСТ 12871-2013 (3-10%),

• пудра алюминиевая ПАП-1, соответствующая ГОСТ 5494-95 (0,2-1%).

Введение в базовый состав цементно-силикатной краски щелочестойкого пигмента обеспечивает улучшение декоративных свойств покрытия, а также может служить повышению безопасности (например, пожаробезопасности) в случае, если окрашиваемые конструктивные элементы зданий или сооружений должны быть хорошо различимы.

Введение в базовый состав цементно-силикатной краски диоксида титана (может использоваться также нанодиоксид титана) обеспечивает самоочищение покрытия, вследствие прохождения реакции фотокатализа на поверхности краски, в ходе которой образуется повышенный уровень гидроксильных ионов и кислорода, разлагающих загрязнения, удаляемые впоследствии под воздействием атмосферных осадков.

Применение в базовом составе хризотиловых волокон (могут быть использованы хризотиловые нановолокна) обеспечивает термостойкость покрытия, которая проявляется в возможности работы покрытия на горячих поверхностях при температурах до 600°С без отслоения, вспучивания и термической деструкции с выделением газообразных продуктов, загрязняющих окружающее пространство. А также применение данной добавки повышает трещиностойкость покрытия за счет устранения усадочных деформаций при схватывании и твердении нанесенной на окрашиваемую поверхность цементно-силикатной краски, и исключения шелушения краски вследствие несоответствия коэффициентов линейного расширения окрашиваемой поверхности и цементно-силикатной краски при изменении температуры окружающей среды.

Использование алюминиевой пудры позволяет получить покрытие, защищающее от электромагнитных излучений, что обеспечивается поглощением не менее 70% электромагнитного излучения на частоте 10 ГГЦ, а также исключает накопление статического электричества и пыли на окрашенной поверхности. В качестве упомянутой пудры может применяться также углеродсодержащие суспензии.

Приготовление цементно-силикатной краски осуществляется следующим образом. Отмеряется необходимое количество каждого компонента, затем дозированные компоненты помещаются в механическую мешалку и перемешиваются в течение 10 минут. Затем полученная смесь пропускается через дисковый истиратель с зазором между дисками до 100 мкм. Обработанная смесь упаковывается в плотные пластиковые мешки.

На строительной площадке мешок вскрывается, смесь помещается в емкость для перемешивания. К смеси добавляется водопроводная вода с температурой 20-40°С, из расчета на 100 г сухой смеси - 70 мл воды, и перемешивается в течение 5 минут. Полученная краска выдерживается 20 минут для полного растворения сухого стекла, и снова перемешивается. Готовая краска в течение 2 часов с момента приготовления может быть нанесена на окрашиваемую поверхность с помощью кисти, валика или краскопульта при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С. После нанесения краски кисти, валики, краскопульт со шлангом, емкость, в которой находилась краска, промывают водой.

Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке однокомпонентная композиция обеспечивает расширение функциональных свойств краски за счет применения специальных модификаторов, представляющих собой ультрадисперсные добавки, обеспечивающие придание дополнительных свойств базовому составу.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям. Предложена однокомпонентная цементно-силикатная краска повышенной долговечности, содержащая в масс.%: от 46,5 до 55,9 белого портландцемента марки не ниже ЦЕМ I52.5 R ПБЦ 1-500Д0, от 28,0 до 32,6 сухого растворимого натриевого жидкого стекла с силикатным модулем в пределах от 2,8 до 3,4, от 2,1 до 3,0 фосфата натрия и от 14,0 до 22,4 микрокальцита. Технический результат – повышенная долговечность покрытия, которая обеспечивается высокой адгезией к основанию, стойкостью покрытия к статическому воздействию воды и паропроницаемостью красочного слоя. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

1. Однокомпонентная цементно-силикатная краска повышенной долговечности, содержащая портландцемент, жидкое натриевое стекло, фосфат натрия и микрокальцит, отличающаяся тем, что используется от 46,5 до 55,9 масс.% белого портландцемента марки не ниже ЦЕМ I52.5 R ПБЦ 1-500Д0, от 28,0 до 32,6 масс.% сухого растворимого натриевого жидкого стекла с силикатным модулем в пределах от 2,8 до 3,4, от 2,1 до 3,0 масс.% фосфата натрия и от 14,0 до 22,4 масс.% микрокальцита.

2. Однокомпонентная цементно-силикатная краска по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит от 2% до 10% щелочестойкого пигмента в расчете от массы портландцемента белого в базовом составе.

3. Однокомпонентная цементно-силикатная краска по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит от 5% до 10% диоксида титана в расчете от массы портландцемента белого в базовом составе.

4. Однокомпонентная цементно-силикатная краска по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит от 3% до 10% хризотиловых волокон в расчете от массы портландцемента белого в базовом составе.

5. Однокомпонентная цементно-силикатная краска по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит от 0,2% до 1% пудры алюминиевой в расчете от массы портландцемента белого в базовом составе.