состав для грунтовки

Формула изобретения

Состав для грунтовки, включающий лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель отличающийся тем, что он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства со следующим химическим составом, мас.%: SiO₂ - 7,76; Р - 0,041; Cr общ. - 1,0; Al₂O ₃ - 0,93; TiO₂ - 0,099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe₂ O₃ - 32,02; CaF₂ - 5,26, CaO (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел, марки М-5, лецитин, в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, в качестве растворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лак ГФ-01	43,06
Мел, марки М-5	16,75
Пигмент красный	9,48-11,34
Шлам сухой газоочистки	12,92-14,92
Сиккатив НФ-1	2,3
Растворитель ТС-1	11,49-13,49
Лецитин	2,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области составов грунтовки для противокоррозионных покрытий, наносимых на поверхность преимущественно черных металлов в машиностроении, а также древесных и других материалов.

Известна водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение на основе диглицидилового эфира бисфенола А, отверждающий агент, выбранный из группы, включающей водные или снижающие содержание воды модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов, и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент, содержащий безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку, которую выбирают из группы, включающей смеси молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси; упомянутое водное эпоксидное соединение представляет собой водную нелетучую дисперсию модифицированных эпоксидных соединений с массой на эпоксидную группу от 450 до 700 и вязкостью от 12 до 19 Па·с; дисперсия основана на полифункциональной смоле, имеющей среднюю молекулярную массу и образующей при отверждении полимер с высокой степенью сшивки и с чрезвычайно высокими прочностью и стойкостью; дисперсия основана на водной дисперсии полутвердой стандартной эпоксидной смоле на основе бисфенола А, причем эпоксидная смола характеризуется высокой молекулярной массой; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 5 до 50 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 15 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции; модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов имеют аминное число от 300 до 450; грунтовка дополнительно содержит гидрофобный отверждающий агент для повышения водостойкости и коррозионной стойкости, который представляет собой фениловый эфир пропиленгликоля и/или 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 5 до 15 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; безхроматный ингибирующий коррозию пигмент дополнительно содержит пигменты-наполнители; безхроматной ингибирующий коррозию добавкой является смесь молибдата церия с вольфраматом стронция; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 15 до 40 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 25 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 25 до 60 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки; содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 40 до 55 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки (RU патент №2269556 С2, МПК С09D 5/08, С09D 5/12, С09D 5/02, С09D 163/02, С08L 63/02 (2006.01). Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка / Бхатина Промила П. (US). - Заявка №2003134603/04; Заявлено 01.12.2003; Опубл. 10.02.2006, Бюл. №4 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №4).

К недостаткам описанной водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовки, несмотря на снижение в составе грунтовки шестивалентного хрома, относится высокая себестоимость 1 кг грунтовки.

Известна грунтовка битумно-полимерная "Биом", содержащая нефтяной битум и бензин, в которой вышеуказанная грунтовка дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, шерстный жир и сольвент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум нефтяной	30,0-45,0
Инден-кумароновая смола	2,0-3,0
Шерстный жир	0,5-2,0
Сольвент	5,0-10,0
Бензин	40,0-62,5

(RU патент №2219213 С2, МПК ⁷ С09D 195/00. Грунтовка битумно-полимерная "Биом" / Б.М.Аникеев, Д.С.Баркалов, А.С.Черных (RU). - Заявка №2002101540/04; Заявлено 14.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл. №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).

К недостаткам описанной битумно-полимерной грунтовки "Биом" относится ограниченная область применения.

Близким аналогом к заявленному объекту относится состав для грунтовки, включающий каучук бутадиеннитрильный, смолу фенолформальдегидную, серу, белила цинковые, гексаметилентетрамин и органический растворитель, в котором он дополнительно содержит углерод технический при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук бутадиеннитрильный	100
Смола фенолформальдегидная	60-135
Сера	3,1-4,5
Белила цинковые	7,7-20
Гексаметилентетрамин	6,6-15
Углерод технический	50-200
Органический растворитель	800-1500

(RU патент №2219210 С2, МПК⁷ С09D 109/02, С09D 5/12, С09D 5/08. Состав для грунтовки / Л.В.Молев, В.А.Засова, В.В.Поповский (RU). - Заявка №2002102141/04; Заявлено 23.01.2002; Опубл. 20.12.2003, Бюл №35 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №35).

К недостаткам описанного состава грунтовки, несмотря на схожесть решаемой технической задачи, относятся высокая себестоимость продукта и ограниченная среда применения.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является грунтовочная композиция, включающая пленкообразующие в виде глифталевого лака ГФ-01, пигмент красный железоокисный, тетраоксихромат цинка, белила цинковые, микротальк, сиккатив ЖК-1, флотореагент - оксоль Т-80, ксилол (растворитель) и соль первичного амина фракции C ₁₀-C₁₆ и концентраты низкомолекулярных жирных кислот фракции С₁-С ₄. (SU авторское свидетельство №1815982 А1, М. кл. С09D 167/08, С09D 5/06, С09D 5/12, 27.08.1995).

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - разработка нового состава грунтовки с использованием шлаков сухой газоочистки сталеплавильного производства.

Технический результат - снижение себестоимости и повышение эксплуатационных характеристик грунтовки при покрытии широкого спектра поверхностей в машиностроении и в строительстве.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном составе грунтовки, включающем лак ГФ-01, пигмент красный, сиккатив, растворитель, согласно изобретению, он дополнительно содержит шлам сухой газоочистки электросталеплавильного производства состава, мас.%: SiO₂ - 7,76; Р - 0,041; Cr общий - 1,0; Al₂O₃ - 0,93; TiO₂ - 0.099; MnO - 2,29; CaO - 21,3; MgO - 24,5; FeO - 3,91; Fe₂O ₃ - 32,02; CaF₂ - 5,26; СаО (недопал) - 0,89 при гранулометрическом составе до 20 мкм - 15%, от 20 до 25 мкм - 60%, от 25 до 100 мкм - 25%, мел марки М-5, лецитин в качестве диспергатора, а в качестве сиккатива содержит сиккатив НФ-1, а в качестве расгворителя - растворитель ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лак ГФ-01	43,06
Мел марки М-5	16,75
Пигмент красный	9,48 - 11,34
Указанный шлам
сухой газоочистки	12,92 - 14,92
Сиккатив НФ-1	2,3
Растворитель ТС-1	11,49 - 13,49
Лецитин	2,0

Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами, экспериментальными данными химического анализа шлака сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь", вариантами рецептур, показателями качества предложенной грунтовки и сведениями экономической эффективности.

Технологический процесс получения грунтовки включает следующие стадии: приготовление замеса и диспергирование пигментной пасты. Пигмент диспергируется во всем необходимом по рецептуре количестве связующего.

Приготовление замеса производят в быстроходном смесителе. В него сначала загружают связующее (пигмент красный желтого оттенка и лак ГФ-01). Затем подают мел марки М-5 и шлам сухой газоочистки, прошедший предварительный отсев крупной фракции. При перемешивании отдельными порциями вводят пигмент. Перемешивание пасты после окончания загрузки пигмента продолжают до получаса, т.е. до образования однородной массы. Приготовленную пасту с помощью насоса-дозатора подают в бисерную мельницу. Для обеспечения непрерывной работы бисерной мельницы устанавливают промежуточные емкости, снабженные тихоходными мешалками во избежание оседания пигмента. Для увеличения степени диспергирования в технологической линии производства грунтовки последовательно установлены две бисерные мельницы для перетирания компонентов. Окончательное составление грунтовки производят в смесителе. В него сначала загружают жидкие компоненты (лак ГФ-01, растворитель ТС-1, добавки сиккатив НФ-1 и лецитин), а затем при перемешивании вводят прошедшую через вторую бисерную мельницу пигментную пасту.

Химическая основа сиккатива марки НФ-1

Сиккативы НФ-1, НФ-1-0

Описание

Жидкие нафтенатные сиккативы, представляющие собой растворы в органическом растворителе солей тяжелых металлов синтетических или дистиллированных нафтеновых кислот (для сиккатива НФ-1-0-2-этилгексановой кислоты).

Область применения

Сиккативы применяются в качестве добавок к лакокрасочным материалам при их производстве и применении.

Техническая документация

Сиккатив НФ-1	ГОСТ 1003-73
Сиккатив НФ-1-0	ТУ 2311-140-05800142-2003

№	Наименование показателя	Норма для марок
		НФ-1	НФ-1-0
1.	Цвет по йодометрической шкале, мг. J2/100 см 3, не темнее	500	500
2.	Внешний вид	Прозрачная однородная жидкость, без осадка и посторонних примесей
3.	Массовая доля нелетучих веществ, %, не более	32	32
4.	Массовая доля металла, %
	- свинца,	4,5-5,0	4,5-5,0
	- марганца	0,9-1,3	0,9-1,3
5.	Стабильность раствора	Не должно быть помутнения и осадка, раствор должен быть прозрачным
6.	Температура вспышки, °С	33	33
7.	Массовая доля суспендированного твердого вещества в сиккативе, %, не более	0,1	0,1

Растворитель ТС-1.

Описание:

растворитель ТС-1 - топливо для реактивных двигателей.

Область применения:

применяется в качестве растворителя при производстве ЛКМ.

Техническая документация:

ТС-1 ГОСТ 10227-86 с изменениями 1, 2.

Основные свойства (имеющие значение для ЛКМ):

№	Наименование показателя	Норма показателя
1.	Плотность при 20°С, кг/м 3, не менее	775
2.	Кислотное число, мг КОН/100 см 3 топлива, не более	0,7
3.	Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже	28
4.	Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более	22
5.	Содержание механических примесей и воды	Отсутствие

После этого смесь тщательно перемешивают в течение 6-8 часов и проверяют материал на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.

Вязкость грунтовки корректируют добавлением лака или растворителя, а цвет - введением приготовленных пигментных паст.

Химический состав твердого шлама сухой газоочистки электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" представлен в таблице 1.

Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки в трех вариантах опыта при процентном соотношении 24,4; 12,92 и 14,92 представлена в таблице 2. Показатели качества полученной грунтовки и результаты испытаний приведены в таблицах 3 и 4.

В таблице 5 представлены данные, дающие основание, что себестоимость грунтовки по описанной рецептуре не будет превышать 12050,45 рублей за 1 тонну.

В связи с планируемым увеличением производства стали в ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" до 1000000 т ежегодно будет накапливаться шлам сухой газоочистки до 904 тонн.

В настоящее время стоимость 1 кг покупной грунтовки - 40 рублей.

Состав грунтовки можно наносить методами окунания, пневматическим или безвоздушным распылением, валиком, кистью при температуре не ниже 10°С на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность металла.

Толщина наносимого покрытия на поверхность металлических изделий должна быть на менее 0,1 мм. Покрытие должно быть высушено при температуре 160-180°С в течение 20-30 минут. Грунтовку предлагаемого состава можно применять самостоятельно или в системе покрытий. В последнем случае грунтовку можно перекрывать эмалями любого типа. При перекрытии грунтовки нитроэмалями требуется выдержка грунтового покрытия не менее 6 часов.

Допускается перекрытие грунтовки лакокрасочными материалами с температурой термообработки свыше 200°С. Результаты испытания покрытия на основе предложенной грунтовки с наполнителем шлама сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь" приведены в таблице 4.

Как следует из данных таблиц 2, 3 и 4, покрытие на основе грунтовки предлагаемого состава в сравнении с покрытиями на основе известных грунтовок обладает практически равными или вышезащитными свойствами, устойчиво к внешним негативным условиям эксплуатации.

Таблица 1 Химический состав твердого шлама электросталеплавильного производства ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"" (пыль сухой газоочистки ЭСПЦ-1)
№ п/п	Наименование	Химический состав	Содержание, мас.%
1	Оксид кремния	SiO 2	7,76
2	Фосфор	Р	0,041
3	Хром общий	Cr общий*	1,0
4	Оксид алюминия	Al2O3	0,93
5	Оксид титана	TiO 2	0,099
6	Оксид марганца	MnO	2,29
7	Оксид кальция	СаО	21,3
8	Оксид магния	MgO	24,5
9	Окись железа	FeO	3,91
10	Двуокись железа	Fe2 O3	32,02
11	Фторид кальция	CaF2	5,26
12	Оксид кальция	СаО (недопал)	От 0,89
* В состав Cr общий включены Cr2O3 и CrO3.

Таблица 2 Рецептура грунтовки с применением шлака сухой газоочистки электросталеплавильного цеха ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"", мас.%
№ п/п	Наименование компонентов рецептуры грунтовки	Варианты рецептур с использованием шлама сухой газоочистки
		Опыт 1 (без отсева)	Опыт 2 (после отсева)	Опыт 3 (после отсева
1	Лак ГФ-01	43,06	43,06	43,06
2	Мел, марки М-5	16,75	16,75	16,75
3	Пигмент красный	-	11,34	9,48
4	Шлам сухой газоочистки	24,4	12,92	14,92
5	Сиккатив НФ-1 (НФ-1-0)	2,3	2,3	2,3
6	Растворитель ТС-1	13,49	11,63	11,49
7	Лецитин в качестве диспергатора	-	2,0	2,0
8.	Итого:	100	100	100

Таблица 3 Показатели качества грунтовки с использованием шлака сухой газоочистки ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь""
№ п/п	Наименование компонентов рецептуры грунтовки	Варианты рецептур с использованием шлама сухой газоочистки
		Опыт 1 (без отсева)	Опыт 2 (после отсева)	Опыт 3 (после отсева
1	2	3	4	5
1	Внешний вид	Не соответствует требованиям ГОСТ	Соответствует ГОСТ	Соответствует ГОСТ
2	Цвет покрытия	Не соответствует требованиям ГОСТ	Соответствует ГОСТ	Соответствует ГОСТ
3	Условная вязкость, с	51	49	70
4	Массовая доля нелетучих, %	56,0	58,6	60,0
5	Степень перетира, мкм	90 (7 часов)	40 (6,5 часов)	40 (6,5 часов)
6	Прочностные характеристики:
6.1	Адгезия, балл	1	1	1
6.2	Удар, см	70	70	70 1
6.3	Изгиб, мм	1	1	1
6.4	Твердость, у.е.	0,26	0,20	0,15
7	Устойчивость к внешним условиям	Не устойчив	Устойчив	Устойчив

Таблица 4 Результаты испытаний заявленной грунтовки по вариантам опыта
№ п/п	Качественные показатели покрытия заявленной грунтовкой	Количественные показатели по опытам			Соответствие требованиям технических условий (ТУ)
		Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
1	Содержание сухого остатка, %	27,1	26,3	24,7	Соответствует
2	Вязкость по В3-4, с	51	49	70	Соответствует
3	Адгезия к стальной поверхности по методу постепенного отслаивания, г/см	1260	1820	1980	Соответствует
4	Твердость в относительных единицах по маятниковому прибору М-3	0,26	0,20	0,15	Соответствует
5	Устойчивость к действию 3%-ного раствора NaCl, сутки (до начала коррозии)	27	21	24	Соответствует
6	Устойчивость к повышенной влажности при 50°С, сутки	130	140	127	Соответствует
7	Устойчивость к дистиллированной воде, сутки	146	132	126	Соответствует

Таблица 5 Смета затрат по участку лакокрасочных изделий (Объем производства 70,00 т)
Наименование статей	Единица измерения	На выпуск 70 тонн			На 1 тонну
		Цена за единицу	Кол-во	Сумма, тыс.руб.	Кол-во	Сумма, руб.
На производство				630,06		9000,87
основные материалы	тыс.руб.			630,00		9000,00
шлам газоочисток	тонн		49,00		0,7
лак	тонн	30,00	21,00	630,00	0,3	9000,00
Энергетические затраты	тыс.руб.			0,06		0,87
электроэнергия	тыс.кВт	874,14	70,00	0,06	1,0	0,87
Цеховые затраты				213,47		3049,58
Фонд оплаты труда (ФОТ)	тыс.руб.			40,00		571,43
Начисления на ФОТ	тыс.руб.			11,24		160,57
Текущий ремонт	тыс.руб.			20,00		285,71
Содержание основных средств	тыс.руб.			23,00		328,57
вспомогательные материалы	тыс.руб.			3,00		42,86
услуги вспомогательных цехов	тыс.руб.			20,00		285,71
Амортизация	тыс.руб.			48,00		685,71
Инвентарь и хозяйственные принадлежности	тыс.руб.			7,00		100,001
сменное оборудование	тыс.руб			5,00		71,43
МБП	тыс.руб.			2,00		28,57
Транспортные расходы	тыс.руб.			20,00		2857,1
Охрана труда	тыс.руб.			10,73		153,29
вспомогательные материалы	тыс.руб.			3,00		42,86
энергетические затраты	тыс.руб.			1,73		24,72
вода	тыс.м3	511,57	0,70	0,36	10,00	5,116
теплая вода	Г кал.	596,76	2,30	1,37	32,86	19,61
спецодежда	тыс.руб.			4,00		57,14
спецпитание	тыс.руб.			2,00		28,57
Прочие	тыс.руб.			33,50		478,57
вспомогательные материалы	тыс.руб.			3,50		50,00
услуги вспомогательных цехов	тыс.руб.
упаковочная тара	тыс.руб.			30,00		428,57
налоги	тыс.руб.
Итого:	тыс.руб.			843,53		12050,45