RU2167178C1

RU2167178C1 - Atmosphere-resistant enamel

Info

Publication number: RU2167178C1
Application number: RU2000112323/04A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Романов; А.Ф. Воронов; Г.И. Юдина; Т.Н. Погожева; Г.П. Наумова; В.А. Абрамов
Original assignee: Производственное объединение "Алексинский химический комбинат"
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: protective and decorative coatings for wooden and primed metal products and structures operating under moderate climate conditions. SUBSTANCE: enamel comprises, plasticizer, pigment, copper oleate, organic solvent and film- forming agent, e.g. butylmethacrylate-methacrylic acid copolymer, and filler. EFFECT: durable coatings having higher light resistance, heat resistance and greater hardness. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности, к производству лакокрасочных материалов для защитных и декоративных покрытий деревянных, загрунтованных металлических изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях. The invention relates to the paint and varnish industry, in particular, to the production of paints and varnishes for protective and decorative coatings of wooden, primed metal products operated in atmospheric conditions.

По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой эмали является эмаль НЦ-132, представляющая собой суспензию пигментов, развальцованных с нитроцеллюлозой, пластификатором и диспергирующей добавкой [ГОСТ 6631-71; М. Л.Лившиц, Б.И.Пшиялковский. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., "Химия", с. 274]. Эта эмаль предназначается для окраски деревянных и предварительно загрунтованных металлических поверхностей изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях умеренного климата. Система покрытия, состоящая из двух слоев эмали НЦ-132, нанесенной на загрунтованную поверхность, способна сохранять атмосферостойкость не менее двух лет (до балла А31 по ГОСТ 9.407-84). According to the technical nature, the closest enamel to the proposed one is NTs-132 enamel, which is a suspension of pigments expanded with nitrocellulose, a plasticizer and a dispersing additive [GOST 6631-71; M.L. Livshits, B.I. Pshiyalkovsky. Paints and varnishes. Reference manual. M., "Chemistry", p. 274]. This enamel is intended for painting wooden and pre-primed metal surfaces of products used in atmospheric conditions of a temperate climate. The coating system, consisting of two layers of NTs-132 enamel, applied to a primed surface, is capable of maintaining weather resistance for at least two years (up to A31 score according to GOST 9.407-84).

Эмаль НЦ-132 содержит, как и предлагаемая эмаль, коллоксилин, смолу - дополнительный пленкообразователь, пластификаторы, пигменты, диспергирующую добавку (олеат меди), органические растворители. Соотношение компонентов в эмали следующее, мас.%:
Коллоксилин - 5,79 - 7,85
Смола алкидная (в расчете на сухое вещество) - дополнительный пленкообразователь - 11,58 - 16,00
Пластификаторы (хлорпарафин, дибутилфталат, касторовое масло) - 3,48 - 4,71
Пигменты в виде суховальцованных паст (или жидких паст, полученных на бисерной или шаровой мельнице) - 7,82 - 11,54
Олеат меди (в расчете на сухое вещество) - 0,07 - 0,10
Органические растворители этанол (или изобутанол), бутилацетат, этилацетат (или ацетон), этилцеллозольв или циклогексанон, толуол - Остальное до 100%
Основным общим признаком прототипа и заявляемого объекта является атмосферостойкость (светостойкость, тепло-, морозостойкость, влагоустойчивость) в умеренном климате.Enamel NTs-132 contains, like the proposed enamel, colloxylin, resin - an additional film former, plasticizers, pigments, dispersing additive (copper oleate), organic solvents. The ratio of components in enamel is the following, wt.%:
Colloxylin - 5.79 - 7.85
Alkyd resin (calculated on dry matter) - additional film former - 11.58 - 16.00
Plasticizers (chloroparaffin, dibutyl phthalate, castor oil) - 3.48 - 4.71
Pigments in the form of dry-rolled pastes (or liquid pastes obtained in a bead or ball mill) - 7.82 - 11.54
Copper oleate (calculated on dry matter) - 0.07 - 0.10
Organic solvents ethanol (or isobutanol), butyl acetate, ethyl acetate (or acetone), ethyl cellosolve or cyclohexanone, toluene - The rest is up to 100%
The main common feature of the prototype and the claimed object is weather resistance (light resistance, heat, frost, moisture resistance) in a temperate climate.

Недостатками известной эмали являются низкие светостойкость, твердость и теплостойкость получаемого покрытия. The disadvantages of the known enamel are low light resistance, hardness and heat resistance of the resulting coating.

Задача изобретения - повышение атмосферостойкости эмали, в частности, светостойкости, теплостойкости, а также твердости эмалевого покрытия. The objective of the invention is to increase the weather resistance of enamel, in particular, light resistance, heat resistance, as well as the hardness of the enamel coating.

Поставленная цель достигается тем, что в состав эмали, включающей коллоксилин, пластификаторы, пигменты, олеат меди, органические растворители, в качестве дополнительного пленкообразователя вводится сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, а также наполнители при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Коллоксилин марки ПСВ - 9,0 - 10,0
Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой - 4,5 - 6,0
Пластификаторы - 4,8 - 5,5
Пигменты - 1,7 - 10,0
Наполнители - 0,5 - 2,0
Олеат меди - 0,07 - 0,1
Органические растворители - Остальное до 100%
Летучая часть эмали представляет собой смесь органических растворителей следующего состава, мас.%:
Спирт этиловый (в коллоксилине) - 4,93 - 3,83
Бутилацетат - 23,76 - 24,04
Этилацетат - 23,76 - 24,04
Этилцеллозольв - 9,55 - 9,61
Толуол или ксилол - 38,00 - 38,47 - Итого: 100%
В качестве пленкообразующего (связующих) в эмали используются:
- коллоксилин марки ПСВ по ГОСТ 5936-73.This goal is achieved by the fact that the enamel composition, including colloxylin, plasticizers, pigments, copper oleate, organic solvents, introduces a copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid as an additional film former, as well as fillers in the following ratio of components, wt.%:
Colloxylin grade PSV - 9.0 - 10.0
The copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid - 4.5 - 6.0
Plasticizers - 4.8 - 5.5
Pigments - 1.7 - 10.0
Fillers - 0.5 - 2.0
Copper oleate - 0.07 - 0.1
Organic Solvents - Else up to 100%
The volatile part of the enamel is a mixture of organic solvents of the following composition, wt.%:
Ethyl alcohol (in colloxylin) - 4.93 - 3.83
Butyl acetate - 23.76 - 24.04
Ethyl acetate - 23.76 - 24.04
Ethyl cellosolve - 9.55 - 9.61
Toluene or xylene - 38.00 - 38.47 - Total: 100%
The following are used as film-forming (binders) in enamel:
- colloxylin grade PSV according to GOST 5936-73.

В качестве дополнительного пленкообразующего -
- сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой по ТУ 6-02-115-91 с изм.1, 2;
- пластификаторы - хлорпарафин по ТУ 6-01-568-76 или ТУ 6-01-16-90 или фосфатные (трихлорэтилфосфат по ТУ 6-06-241-92, трибутилфосфат по ТУ 6-02-733-84), фталатные (дибутилфталат, диоктилфталат) по ГОСТ 8728;
- пигменты - диоксид титана по ГОСТ 9808, ТУ 6-10-1650, пигмент желтый светопрочный по ГОСТ 5691, пигмент красный железоокисный по ТУ 6-10-602-86, пигмент голубой фталоцианиновый по ГОСТ 6220, пигмент зеленый фталоцианиновый по ТУ 6-14-195-77, углерод технический марок К-354, К-504, П-701 по ГОСТ 7885 и другие свето-, атмосферостойкие пигменты;
- растворители: спирт этиловый по ГОСТ 17299, ГОСТ 18300, ТУ 07506-004-59-96, бутилацетат нормальный технический ГОСТ 8981, этилацетат по ГОСТ 8981, этилцеллозольв по ГОСТ 8313, толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78;
- наполнители: слюда мокрого помола ТУ 5725-011-13187253-97, микротальк ТУ 113-00-05759008-2-93, ГОСТ 19284.As an additional film-forming -
- a copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid according to TU 6-02-115-91 with amendment 1, 2;
- plasticizers - chloroparaffin according to TU 6-01-568-76 or TU 6-01-16-90 or phosphate (trichloroethyl phosphate according to TU 6-06-241-92, tributyl phosphate according to TU 6-02-733-84), phthalate ( dibutyl phthalate, dioctyl phthalate) according to GOST 8728;
- pigments - titanium dioxide according to GOST 9808, TU 6-10-1650, yellow pigment, light-resistant according to GOST 5691, red iron oxide pigment according to TU 6-10-602-86, blue phthalocyanine pigment according to GOST 6220, green phthalocyanine pigment according to TU 6- 14-195-77, technical carbon grades K-354, K-504, P-701 according to GOST 7885 and other light-, weather-resistant pigments;
- solvents: ethyl alcohol according to GOST 17299, GOST 18300, TU 07506-004-59-96, normal technical butyl acetate GOST 8981, ethyl acetate according to GOST 8981, ethyl cellosolve according to GOST 8313, petroleum toluene according to GOST 14710-78;
- fillers: wet mica TU 5725-011-13187253-97, microtalc TU 113-00-05759008-2-93, GOST 19284.

Процесс изготовления эмали состоит из следующих операций:
1. Приготовление раствора коллоксилина в смеси органических растворителей.The enamel manufacturing process consists of the following operations:
1. Preparation of a solution of colloxylin in a mixture of organic solvents.

2. Приготовление диспергирующей среды - раствора сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой в смеси органических растворителей; смешение его с раствором олеата меди, пластификатором. 2. Preparation of a dispersing medium - a solution of a copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid in a mixture of organic solvents; mixing it with a solution of copper oleate, a plasticizer.

3. Смешение раствора сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой и пигментов, наполнителей; преддиспергирование полученной суспензии (в диссольвере или другом аппарате). 3. Mixing a solution of a copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid and pigments, fillers; predispersion of the resulting suspension (in a dissolver or other apparatus).

4. Получение пигментной пасты - диспергирование полученного состава в бисерной или шаровой мельнице с контролем степени перетира пигментов, наполнителей, массового содержания нелетучих веществ, вязкости. 4. Obtaining pigment paste - dispersion of the obtained composition in a bead or ball mill with control of the degree of grinding of pigments, fillers, mass content of non-volatile substances, viscosity.

5. Получение эмали смешением готовой пигментной пасты с раствором коллоксилина в смесителе. 5. Obtaining enamel by mixing the finished pigment paste with a solution of colloxylin in the mixer.

6. Отбор проб эмали и проведение полного анализа (при необходимости постановка на тип), испытания эмали по техническим характеристикам известными способами, слив эмали в тару, фильтрация. 6. Sampling enamel and conducting a complete analysis (if necessary, setting the type), testing the enamel according to technical characteristics by known methods, draining the enamel into containers, filtering.

Полученная эмаль наносится на окрашиваемые поверхности известными способами. The resulting enamel is applied to the painted surface by known methods.

Примеры составов для 6 цветов предлагаемой эмали приведены в табл. 1, а результаты сравнительных испытаний предлагаемой и известной эмали - в табл. 2 и на фиг. 1 и 2: графические изображения зависимости белизны покрытия от времени ультрафиолетового облучения - фиг. 1, зависимости термостарения (оцениваемого по потере веса пленки эмали) от продолжительности нагревания при температуре 160^oC.Examples of compositions for 6 colors of the proposed enamel are given in table. 1, and the results of comparative tests of the proposed and known enamel - in table. 2 and in FIG. 1 and 2: graphical representations of the dependence of the whiteness of the coating on the time of ultraviolet irradiation - FIG. 1, the dependence of thermal aging (estimated by the weight loss of the enamel film) on the duration of heating at a temperature of 160 ^o C.

Испытания свойств эмали и покрытий из нее проводятся по стандартным методикам: определение массовой доли нелетучих веществ - по ГОСТ 6989, определение скорости высыхания эмали - - по ГОСТ 19007, условной вязкости эмали - по ГОСТ 8420, укрывистости высушенной пленки эмали - по ГОСТ 6784, адгезии покрытия - по ГОСТ 15140, стойкости покрытия к статическому воздействию воды и индустриального масла - по ГОСТ 9.403, разд.2, эластичности пленки эмали при изгибе - по ГОСТ 6806, прочности пленки при ударе - по ГОСТ 4765, твердости пленки - по ГОСТ 5233, условной светостойкости и белизны покрытия - фотоэлектрическим прибором ФБ-2 по ГОСТ 21903 и инструкции по его эксплуатации. Testing the properties of enamel and coatings from it are carried out according to standard methods: determination of the mass fraction of non-volatile substances - according to GOST 6989, determination of the drying speed of enamel - according to GOST 19007, conditional viscosity of enamel - according to GOST 8420, hiding power of the dried enamel film - according to GOST 6784, adhesion coatings - according to GOST 15140, resistance of the coating to the static effects of water and industrial oil - according to GOST 9.403, Section 2, elasticity of the enamel film when bent - according to GOST 6806, film strength upon impact - according to GOST 4765, film hardness - according to GOST 5233, conditional light fastness white coat - a photoelectric device SE-2 in accordance with GOST 21903 and its operating manual.

Полученные результаты испытаний композиций предлагаемой эмали и покрытий из нее в сравнении с прототипом (табл. 1 и 2, фиг. 1 и 2) свидетельствуют о достижении цели изобретения. The obtained test results of the compositions of the enamel and coatings thereof in comparison with the prototype (tab. 1 and 2, Fig. 1 and 2) indicate the achievement of the purpose of the invention.

По светостойкости покрытия различных цветов предлагаемой эмали не менее, чем в 2 раза (см. табл. 1) превосходят известную эмаль. Об этом свидетельствует и динамика уменьшения белизны покрытия в зависимости от времени ультрафиолетового облучения. За 200-часовое время облучения белизна покрытия эмалью белого цвета уменьшилась на 8,3%, в то время как белизна покрытия новой эмалью уменьшилась только на 4,6% (фиг. 1, кривые 1 и 2 соответственно). In light fastness, coatings of various colors of the enamel of the proposed enamel are no less than 2 times (see Table 1) superior to the known enamel. This is also evidenced by the dynamics of reducing the whiteness of the coating depending on the time of ultraviolet irradiation. Over the 200-hour irradiation time, the whiteness of the coating with white enamel decreased by 8.3%, while the whiteness of the coating with new enamel decreased only by 4.6% (Fig. 1, curves 1 and 2, respectively).

Многократное превосходство предлагаемой эмали по теплостойкости (оцениваемой по потере веса пленки при 160^oC и сохранению белизны покрытия) подтверждает графическое изображение (фиг. 2). Пленка предлагаемой эмали белого цвета (кривая 2) за 300 часов темперирования имеет потерю веса всего 0,6% с сохранением декоративных характеристик (цвета, внешнего вида), в то время как известная эмаль уже за 8 часов теряет декоративные характеристики (кривая 1, образец снят с испытания).The multiple superiority of the proposed enamel in heat resistance (as measured by the loss of film weight at 160 ^o C and preservation of whiteness of the coating) confirms the graphic image (Fig. 2). The film of the proposed white enamel (curve 2) for 300 hours of tempering has a weight loss of only 0.6% while maintaining the decorative characteristics (color, appearance), while the known enamel loses its decorative characteristics in 8 hours (curve 1, sample removed from the test).

По твердости покрытия из новой эмали превосходят известную эмаль на 50-100%. The hardness of the coating of new enamel surpasses the known enamel by 50-100%.

Испытуемые образцы покрытий из предлагаемой эмали выдержали 15 циклов ускоренных испытаний атмосферостойкости (умеренный климат). На образцах практически отсутствуют изменения внешнего вида, трещины, пузыри, отслоение. Оценка защитных свойств покрытий - 1 балл (по ГОСТ 9.407-84, п. 2, 3, 6). Test samples of coatings from the proposed enamel withstood 15 cycles of accelerated weather resistance tests (temperate climate). There are practically no changes in appearance, cracks, bubbles, or delamination on the samples. Assessment of the protective properties of coatings - 1 point (according to GOST 9.407-84, p. 2, 3, 6).

Содержание модифицирующего пленкообразователя - сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой, равное 4,5 - 6,0 мас.% является оптимальным для получения всего комплекса малярно-технических свойств эмали, защитных и декоративных характеристик покрытий из нее. The content of the modifying film former, butyl methacrylate-methacrylic acid copolymer, equal to 4.5 - 6.0 wt.% Is optimal for obtaining the whole complex of painting and technical properties of enamel, protective and decorative characteristics of coatings from it.

При содержании модифицирующего пленкообразователя более 6 мас.% резко возрастает вязкость эмали, а при меньшем содержании ухудшаются светостойкость, теплостойкость покрытия. When the content of the modifying film former is more than 6 wt.%, The enamel viscosity sharply increases, and with a lower content the light resistance and heat resistance of the coating deteriorate.

Введение 0,5-2,0 мас.% высокодисперсных наполнителей обеспечило повышение стабильности эмали при хранении (более рыхлый осадок при длительном хранении), а также физико-механических характеристик покрытий. Большее содержание наполнителей ухудшает внешний вид покрытий, а при меньшем содержании снижается содержание нелетучего остатка эмалей (особенно в эмалях черного и желтого цвета, в которых содержание пигментов минимальное). The introduction of 0.5-2.0 wt.% Finely dispersed fillers ensured an increase in the stability of the enamel during storage (a looser deposit during long-term storage), as well as the physicomechanical characteristics of the coatings. A higher content of fillers worsens the appearance of the coatings, and with a lower content, the content of non-volatile enamel residue is reduced (especially in black and yellow enamels, in which the pigment content is minimal).

Содержание пластификаторов (4,8-5,5 мас.%) оптимально. Большее содержание пластификаторов снижает твердость покрытий, а меньшее - не обеспечивает их требуемой эластичности. The content of plasticizers (4.8-5.5 wt.%) Is optimal. A higher content of plasticizers reduces the hardness of the coatings, and a smaller one does not provide their required elasticity.

Предприятием-заявителем подготовлено промышленное производство эмали, разработана техническая документация. The applicant enterprise has prepared the industrial production of enamel, developed technical documentation.

Claims

Weather-resistant enamel, including PSV grade colloxylin, a plasticizer, pigments, copper oleate and organic solvents, characterized in that it contains a butyl methacrylate-methacrylic acid copolymer as an additional film former, as well as fillers in the following ratio, wt.%:
Colloxylin grade PSV - 9.0 - 10.0
The copolymer of butyl methacrylate with methacrylic acid - 4.5 - 6.0
Plasticizers - 4.8 - 5.5
Pigments - 1.7 - 10.0
Fillers - 0.5 - 2.0
Copper oleate - 0.07 - 0.1
Organic Solvents - Else up to 100%