RU2277562C1

RU2277562C1 - Heat-resistant paint

Info

Publication number: RU2277562C1
Application number: RU2004128872/04A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Лебедев (RU); Алексей Михайлович Лебедев; Марина Ивановна Трифонова (RU); Марина Ивановна Трифонова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь")
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-06-10
Also published as: RU2004128872A

Abstract

FIELD: paint-and-varnish industry; production of the heat-resistant paints for metallurgy.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to field of the paint-and-varnish industry, in particular, to production of the heat-resistant paints capable to withstand the temperatures of hot metal in the steelmaking and rolling shops of metallurgical complexes. The purpose of the invention is to develop the heat-resistant paint with a capability of its application on the metals, in particular, to apply the marks on the hot metal and to withstand the temperatures of 60-300°C. The invention provides the paint ecological purity, reduction of its net cost and expenditures for its manufacture and usage. The solution of the task in view is achieved due to the fact, that the paint contains compounds based on the oxides of metal - the powdery aluminum oxide, silicon-containing substance - the soluble liquid sodium or potassium glass and water.

EFFECT: the invention ensures production of the heat-resistant paint used for applications of the marks on the metals, ensures its ecological purity, reduction of its production net cost and expenditures for its usage.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области лакокрасочной промышленности, в частности к термостойким краскам, способным выдержать температуру горячего металла в сталелитейных и прокатных цехах металлургических производств.The invention relates to the field of paint and varnish industry, in particular to heat-resistant paints that can withstand the temperature of hot metal in steel and rolling shops of metallurgical industries.

Известна маркировочная краска, состоящая из множественных и систематических пленкообразователей пигмента, наполнителей и органических растворителей. Краска содержит диглицидиловый эфир гидрохинона 10-50 вес.ч., метилтетрагидрофталевый ангидрид 17-85 вес.ч., кремнийорганический лак, алюминиевую пудру 10-50 вес.ч. (SU 296793, C 09 D 3/48, опубл. 1971 г.).Known marking paint, consisting of multiple and systematic film-forming pigment, fillers and organic solvents. The paint contains diglycidyl ether of hydroquinone 10-50 parts by weight, methyltetrahydrophthalic anhydride 17-85 parts by weight, organosilicon varnish, aluminum powder 10-50 parts by weight (SU 296793, C 09 D 3/48, publ. 1971).

Эта дорогостоящая и сложная по химическому составу краска. При распылении такой краски через форсунки последние забиваются и требуются растворители для промывки форсунок - очистку этих устройств от засохшей краски, т.к. лак является быстросохнущим продуктом.This is an expensive and complex paint. When spraying such paint through nozzles, the latter are clogged and solvents are required for washing the nozzles - cleaning these devices of dried paint, because varnish is a quick-drying product.

Использование в краске лака не позволяет ее применять для нанесения на горячий металл вследствие выгорания лака, который является легковоспламеняемым продуктом. Кроме того, лак является дорогим материалом, загрязняющим экологию и вредным для здоровья.The use of varnish in paint does not allow it to be applied to hot metal due to burnout of varnish, which is a highly flammable product. In addition, varnish is an expensive material that pollutes the environment and is harmful to health.

Известна огнезащитная краска, содержащая вес.%: 50%-ный водный раствор мочевиноформальдегидной смолы 18,7-25,6, жидкое стекло 60,0-65,1, дициандиамид 1,5-2,5, вспученный перлит 4,0-5,0, двуокись титана 5,8-6,8 и асбест 1,9-4,9 (SU 542756, М. кл. С 09 D 5/18, опубл. 1977 г.).Known fire retardant paint containing wt.%: 50% aqueous solution of urea-formaldehyde resin 18.7-25.6, water glass 60.0-65.1, dicyandiamide 1.5-2.5, expanded perlite 4.0- 5.0, titanium dioxide 5.8-6.8 and asbestos 1.9-4.9 (SU 542756, M. cl. C 09 D 5/18, publ. 1977).

Эта краска используется только для нанесения различных покрытий, для маркировки она не годится. Она содержит асбест и вспученный перлит и не может быть использована для маркировки горячих металлических поверхностей.This paint is used only for applying various coatings; it is not suitable for marking. It contains asbestos and expanded perlite and cannot be used to mark hot metal surfaces.

Термостойкая краска для горячих металлических поверхностей, описанная в патенте DE 3410844 А1, 1984 г., содержит жидкое стекло, кварц, глинозем, лавалит, сиккатив магния, пемзу, цемент, воду и небольшое количество фосфорной кислоты и наносится на металл в виде расплава.The heat-resistant paint for hot metal surfaces described in DE 3410844 A1, 1984, contains water glass, quartz, alumina, lavalite, magnesium desiccant, pumice, cement, water and a small amount of phosphoric acid and is applied to the metal as a melt.

Недостатком данной краски является сложность технологии ее нанесения, обусловленная необходимостью расплавления в условиях пламени.The disadvantage of this paint is the complexity of the technology of its application, due to the need for melting in a flame.

Наиболее близкой по существу к предлагаемой краске является термостойкая краска для окрашивания металлических поверхностей, в частности для маркировки горячих металлических изделий, содержащая 16-52 мас.ч. окиси металла, предпочтительно диоксида титана, 40-70 мас.ч. силиката натрия, 8-35 мас.ч. каолина и 60-263 мас.ч. воды. Данную краску наносят на металл методом термопереноса при 427-871°С, частицы краски, которые не попали на поверхность металла, переносят специальным карандашом (DE 1644733 В2, 1979).The closest to the proposed paint is a heat-resistant paint for painting metal surfaces, in particular for marking hot metal products, containing 16-52 wt.h. metal oxide, preferably titanium dioxide, 40-70 parts by weight sodium silicate, 8-35 parts by weight kaolin and 60-263 parts by weight water. This paint is applied to the metal by thermal transfer at 427-871 ° C, paint particles that do not hit the metal surface are transferred with a special pencil (DE 1644733 B2, 1979).

Недостатком известной краски является сложность технологии ее применения.A disadvantage of the known paint is the complexity of the technology of its application.

Задачей настоящего изобретения является разработка термостойкой краски с возможностью нанесения ее на металл, в частности для его маркировки, с температурой 60-300°С, обеспечение экологической чистоты краски, снижение ее себестоимости и затрат при изготовлении и использовании.The objective of the present invention is to develop a heat-resistant paint with the possibility of applying it to a metal, in particular for its marking, with a temperature of 60-300 ° C, ensuring environmental cleanliness of the paint, reducing its cost and costs in the manufacture and use.

Эта задача достигается тем, что термостойкая краска, содержащая соединения на основе оксидов металла, кремнийсодержащее вещество и воду, в качестве соединения на основе оксидов металла она содержит порошкообразный оксид алюминия, в качестве кремнийсодержащего вещества - растворимое (жидкое) натриевое или калиевое стекло при следующем соотношении в ней компонентов, мас.%:This task is achieved in that a heat-resistant paint containing compounds based on metal oxides, a silicon-containing substance and water, as a compound based on metal oxides it contains powdered aluminum oxide, and as a silicon-containing substance, soluble (liquid) sodium or potassium glass in the following ratio components in it, wt.%:

порошкообразный оксид алюминияpowdered alumina 19-2519-25 растворимое натриевое или калиевое стеклоsoluble sodium or potassium glass 1-51-5 водаwater остальноеrest

Растворимое жидкое стекло получают сплавлением (обжигом) SiO₂с карбонатами калия или натрия. Химический состав выражается общей формулой R₂OmSiO₂, где под R₂O подразумевается Na₂O или К₂О. Отношение числа молекул SiO₂ к числу молекул R₂О называется кремнеземистым модулем, который может иметь значение от 2 до 4. В зависимости от значения модуля средняя плотность жидкого стекла составляет величину 1,3-1,4 г/см³. В составе предлагаемой термостойкой краски может использоваться натриевое или калиевое растворимое стекло.Soluble liquid glass is obtained by fusing (firing) SiO ₂ with potassium or sodium carbonates. The chemical composition is expressed by the general formula R ₂ OmSiO ₂ , where R ₂ O is Na ₂ O or K ₂ O. The ratio of the number of SiO ₂ molecules to the number of R ₂ O molecules is called a siliceous module, which can have a value from 2 to 4. Depending on from the value of the module, the average density of liquid glass is 1.3-1.4 g / cm ³ . As part of the proposed heat-resistant paint can be used sodium or potassium soluble glass.

Использование порошкообразного (особенно мелкодисперсного) оксида алюминия в сочетании с растворимым стеклом, которое используется к качестве связующего, позволяет повысить проникающую способность краски, улучшить ее адгезионные свойства, а также обеспечивается сохранение однородности состава краски при выстаивании и при нанесении на рабочую горячую поверхность. Использование в составе краски оксида алюминия придает ей термостойкие свойства, а добавки жидкого силикатного стекла повышают ее огнестойкость.The use of powdered (especially finely dispersed) aluminum oxide in combination with soluble glass, which is used as a binder, allows to increase the penetrating ability of the paint, improve its adhesive properties, and also ensures the uniformity of the composition of the paint when standing and when applied to a hot working surface. The use of aluminum oxide in the paint gives it heat-resistant properties, and the addition of liquid silicate glass increases its fire resistance.

Для изготовления краски воду, порошкообразный оксид алюминия и растворимое стекло, взятые в указанном % соотношении, смешивают и выдерживают 5-10 часов в зависимости от марки (дисперсности) порошкообразного оксида алюминия.For the manufacture of paint, water, powdered alumina and soluble glass, taken in the indicated% ratio, are mixed and incubated for 5-10 hours, depending on the brand (dispersion) of powdered alumina.

Содержание компонентов в краске определено экспериментально. The content of components in the paint is determined experimentally.

Пример. Example.

Для приготовления термостойкой краски использовали растворимое жидкое натриевое стекло, навеску которого взяли в количестве 30,0 г (3 мас.%). Взвесили также 200,0 г порошкообразного оксида алюминия (20 мас.%). К полученной смеси прилили 770,0 см³ воды (учитывая плотность воды 1 г/см³). Все тщательно перемешали, продолжительность выдержки составила 8 часов. Затем приготовленную краску использовали для нанесения маркировки с помощью маркировочного устройства на стальной листовой прокат с температурой поверхности 170°С. Полученная маркировка характеризовалась хорошей яркостью и качеством.To prepare the heat-resistant paint, soluble liquid sodium glass was used, a portion of which was taken in an amount of 30.0 g (3 wt.%). 200.0 g of powdered alumina (20 wt.%) Was also weighed. To the resulting mixture was added 770.0 cm ^{3 of} water (given the density of water 1 g / cm ³ ). All were thoroughly mixed, the exposure time was 8 hours. Then, the prepared paint was used for marking using a marking device on steel sheet with a surface temperature of 170 ° C. The resulting marking was characterized by good brightness and quality.

Состав краски представлен в таблице.The composition of the paint is presented in the table.

№№ примеровNo. of examples Количество компонентов краски, мас.%The number of paint components, wt.% Порошкообразный оксид алюминияPowdered Alumina Растворимое стеклоSoluble glass ВодаWater РезультатResult 1one 2323 22 7575 Качественная маркировкаQuality marking 22 1919 55 7676 33 20twenty 33 7777 4four 1717 1010 7373 Нечеткая бледная надписьFuzzy pale inscription 55 30thirty 77 6363 Густая краска, забивание форсунокThick paint clogging nozzles

В примерах 1, 3 и 4 в составе краски использовались натриевое растворимое стекло, а в примерах 2 и 5 - калиевое растворимое стекло. Установлено, что содержание порошкообразного оксида алюминия в краске ниже 19 мас.% не обеспечивает необходимой четкости (яркости) цветового изображения. При содержании в краске порошкообразного оксида алюминия более 25 мас.% наблюдается ее перенасыщение, что увеличивает расход оксида алюминия, а в результате взвешенного его состояния происходит забивание сопел форсунок и распылителей и неравномерное нанесение на металл.In examples 1, 3 and 4, the paint used sodium soluble glass, and in examples 2 and 5 - potassium soluble glass. It was found that the content of powdered alumina in the paint below 19 wt.% Does not provide the necessary clarity (brightness) of the color image. When the content of powdered alumina in the paint is more than 25 wt.%, Its oversaturation is observed, which increases the consumption of alumina, and as a result of its suspended state, nozzles and nozzles are clogged and uneven are applied to the metal.

При содержании растворимого стекла в краске менее 1 мас.% не обеспечивается качественное нанесение (прилипание) ее на горячий металл, а содержание растворимого стекла выше 5 мас.% не обеспечивает необходимого качества надписи по причине ухудшения адгезионных свойств краски и наблюдаемой неяркости (появление желтизны).When the content of soluble glass in the paint is less than 1 wt.%, It is not ensured that it is applied (sticking) to hot metal qualitatively, and the content of soluble glass above 5 wt.% Does not provide the required quality of the inscription due to the deterioration of the adhesive properties of the ink and the observed dullness (yellowing) .

Результаты испытаний нанесенного красочного слоя показали, что использование краски указанного состава по примерам 1-3 обеспечивает качественную маркировку, обладающую необходимой яркостью, устойчивостью к температурам от 60 до 300°С и хорошими адгезионными свойствами.The test results of the applied paint layer showed that the use of paint of the specified composition according to examples 1-3 provides high-quality marking with the necessary brightness, resistance to temperatures from 60 to 300 ° C and good adhesive properties.

Во время работы маркировщика, осуществляющего нанесение краски на металлическую поверхность с температурой 60-300°С, краска циркулирует через всю систему подачи краски при помощи пневмокамерного насоса от емкости с краской по трубопроводам через распыляющее устройство и обратно в емкость, что обеспечивает ее равномерный состав и качество покрытия.During the operation of the marker, applying paint on a metal surface with a temperature of 60-300 ° C, the paint circulates through the entire paint supply system from the paint tank through the pipelines through the spraying device and back to the tank, which ensures its uniform composition and coating quality.

Небольшое выпадение в осадок ликвидируется простым кратковременным перемешиванием (5-10 с).A small precipitation is eliminated by simple short-term mixing (5-10 s).

Предложенную термостойкую краску используют для маркировки изделий в горячем состоянии, например, горячекатаного листа с температурой 60-300°С. При необходимости маркировки металла с температурой ниже 60°С, производят кратковременный местный нагрев до необходимой температуры.The proposed heat-resistant paint is used for marking products in a hot state, for example, hot-rolled sheet with a temperature of 60-300 ° C. If necessary, marking metal with a temperature below 60 ° C, produce short-term local heating to the required temperature.

Нанесение краски на маркируемые изделия производится методом кратковременного импульсного распыления через форсунки или же с использованием трафарета. При этом на изделие попадает небольшая порция краски, и находящаяся в ней вода под действием высокой температуры быстро испаряется, обеспечивая прочность покрытия (соединения краски с металлическим изделием). При нанесении краски через форсунки используют порошкообразный оксид алюминия с мелкой фракцией (более высокой дисперсности, где-то 0,1-0,8 мкм). Это необходимо для обеспечения надежной работы, лучших условий эксплуатации форсунок. При выполнении маркировки через трафарет возможно использование в составе краски оксида алюминия более крупной фракции.Application of paint on marked products is carried out by the method of short-term pulsed spraying through nozzles or using a stencil. At the same time, a small portion of the paint enters the product, and the water in it quickly evaporates under the influence of high temperature, ensuring the strength of the coating (the connection of the paint with a metal product). When applying paint through nozzles, powdered alumina with a fine fraction (higher dispersion, somewhere 0.1-0.8 microns) is used. This is necessary to ensure reliable operation, the best operating conditions for nozzles. When performing marking through a stencil, it is possible to use a larger fraction in the composition of aluminum oxide paint.

Проведенные опытно-промышленные испытания подтвердили эффективность предложенной краски, ее высокие адгезионные свойства. Надпись, сделанная этой краской не стирается и не нарушается от воздействия воды. Краска экологически чистая. Кроме этого, краска легкодоступна, проста в изготовлении, имеет невысокую стоимость. Устройства, в частности форсунки, легко промываются от оставшейся в них краски обыкновенной водой, без использования спирта и других дорогостоящих растворителей.Pilot tests have confirmed the effectiveness of the proposed paint, its high adhesive properties. The inscription made with this paint is not erased and is not broken by exposure to water. The paint is environmentally friendly. In addition, the paint is easily accessible, easy to manufacture, has a low cost. Devices, in particular nozzles, are easily washed from the paint remaining in them with ordinary water, without the use of alcohol and other expensive solvents.

Claims

Heat-resistant paint containing compounds based on metal oxides, a silicon-containing substance and water, characterized in that it contains powdered aluminum oxide as a compound based on metal oxides, and soluble liquid sodium or potassium glass is used as a silicon-containing substance in the following ratio of components, wt.%:

Powdered Alumina 19-25 Soluble Liquid Sodium or Potassium Glass 1-5 Water Rest