початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2246515

ЛАКОФАРБОВЕ ПОКРИТТЯ

Ім'я винахідника: Зудин О.М. (RU); Самонов В.А. (RU); Самосадной В.П. (RU); Левітін А.Т. (RU); Клейменов А.С.
Ім'я патентовласника: Департамент економіки та промислової політики Тверській області (RU); Закрите акціонерне товариство "Науково-виробничий центр товариських військових пенсіонерів (ЗАТ" НВЦ ТВП ")
Адреса для листування: 170005, г.Тверь, наб. А. Нікітіна, 32, НВЦ ТВП
Дата початку дії патенту: 1998.01.20

Винахід відноситься до області лакофарбових покриттів, зокрема до покриттів типу "металік". Покриття виконано зі складу, що містить клейову основу і забарвлює пігмент, в якості якого використовують слюдяну пудру - відходи слюдяного виробництва, яка шляхом оксидування покрита шаром феррооксіда. Технічний результат винаходу - отримання фарб з високою міцністю і оптимальними оптичними властивостями.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до області лакофарбових покриттів, зокрема до покриттів типу "металік".

Відомі лакофарбові покриття, що містять клейову основу, що забезпечує необхідні механічні властивості покриття, і забарвлює пігмент, що забезпечує як необхідний колір покриття, так і характерний для покриття типу "металік" переливається відблиск.

Як аналог винаходу може бути розглянуто лакофарбове покриття на основі використання в якості пігменту алюмінієвої пудри (Ю. Розанов, К.Толстіхіна. Природні мінеральні пігменти. Гізместпром, 1947).

Основними недоліками застосування алюмінієвої пудри як фарбувального пігменту лакофарбового покриття типу "металік" є:

- Агресивність: алюмінієва пудра розчиняється в кислотах і лугах і тому її слід застосовувати тільки з нейтральними сполучними. З водою вона реагує навіть при нормальній температурі з виділенням водню. Частинки пудри на відкритому повітрі окислюються з поверхні. В результаті окислення лусочки пудри втрачають блиск. Тому пудра доставляється споживачам в основному у вигляді паст, що складаються з пудри, замішаної з розчинником. Вводити пудру в пленкообразователь слід тільки перед вживанням фарби;

- Пожежо- і взривоопаснсть: здатність вибухати в суміші з повітрям під час виробництва. З метою попередження самоокисления пудру під час виготовлення покривають тонким шаром парафіну, який перешкоджає проникненню кисню до поверхні алюмінію і таким чином зменшує ймовірність вибуху і пожежі, однак перед вживанням таку пудру необхідно промити від залишків парафіну;

- Мала адгезія алюмінію до більшості відомих клейових основ фарб, що знижує механічні властивості покриття і вимагає спеціального підбору клейової основи;

- Обмежена стійкість до сонячної радіації - покриття з часом "вигорають".

Як аналог винаходу і може бути розглянуто лакофарбове покриття на основі використання в якості пігменту основного карбонату свинцю РbСО ₃ · Рb (ОН) ₂ і хлорокиси вісмуту BiOCl (Patton Т.С. Pigment Handbook. NY, 1973. VI). Основні недоліки пігментів на цій основі - токсичність і низька світлостійкість: при ультрафіолетовому опроміненні відбувається сильне потемніння. У зв'язку з цим використання таких пігментів в багатьох країнах, в тому числі в Японії, дуже обмежена, проте в Америці вони застосовуються в лікарських препаратах і косметиці (наприклад, пігменти серії "Biron" і "Mibiron" фірми "Rona Pearl").

Як прототип винаходу може бути розглянуто лакофарбове покриття на основі використання в якості пігменту слюди, покритої діоксидом титану (Патент США №4544415). Цей вид пігментів міцно зайняв своє місце на міжнародному ринку, його виробництво зростає, розширюються асортимент і області застосування. Великою перевагою цих пігментів є нетоксичність, висока термостійкість, хімічна стійкість.

Недоліками відомого технічного рішення є:

- Висока ціна пігменту на основі слюди, покритої діоксидом титану, що не дозволило фірмі "Дюпон" повністю виключити з виробництва фарби типу "металік" на основі алюмінієвої пудри;

- Істотна складність нанесення покриття з діоксиду титану на слюду, що вимагає температури понад 1200 ° С і високої точності фракціонування слюди по товщині пластинок, а й товщини шарів діоксиду титану, що визначає монотонність фарби і повторюваність забарвлення від партії до партії;

- Дорожнеча фарби (до 4 ... 5 разів) в порівнянні з фарбами на основі звичайних пігментів і, за рахунок ліцензування, абсолютна невигідність налагодження виробництва подібних фарб у вітчизняній промисловості.

Сутність запропонованого винаходу (на відміну від рішення, пропонованого в прототипі) полягає в тому, що в складі відомих лакофарбових покриттів типу "металік" замість фарбувальних пігментів на основі слюдяною пудри з нанесеним на слюдяні пластинки шарами діоксиду титану пропонується використовувати в якості пігменту слюдяну пудру - відходи слюдяного виробництва, яка шляхом оксидування покрита шаром феррооксіда.

Позитивний ефект запропонованого винаходу, що полягає в зниженні вартості покриття, досягається тим, що:

- Покриття слюди шаром феррооксіда досягається при значно менших робочих температурах у порівнянні з температурами, необхідними для нанесення на слюду шару діоксиду титану (від 300 до 600 ... 700 ° С у порівнянні з 1200 ° С, тільки для отримання фіолетового відтінку необхідно прожарювання при температурі до 900 °);

- Знижуються вимоги по технології підбору товщини слюдяних пластинок і осідає шару оксиду за рахунок забарвленості осаждаемого шару феррооксіда.

Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу.

1. Отримання слюдяною пудри необхідного розміру.

Для отримання фарб з високою міцністю і оптимальними оптичними властивостями необхідно розщепити слюду на дуже тонкі лусочки з високим характеристичним відношенням і усунути сліди домішок, які можуть перешкоджати переорієнтації і злипання лусочок після розщеплення. Відома велика кількість методів отримання таких ультратонких лусочок для пігментів або наповнювачів:

1. Н.Wagner, Z. ang. Chem., 44, 665 (1931); Z. anorg. Chem., 208, 240 (1932);

Farben. Ztg., 38, 932 (1933).

2. І.Ріскін, М.Меделяновская, Звіт НІІЛК, 1937.

3. Linz, Ind. Eng. Chem., 31, 298 (1939).

4. A.Coffer, Am. Ink Maker, 25, 23, 55 (1947).

5. Б.Царев, А.Брусіловскій, Праці НІІЛК, Вип.11, Гонти, 1932, стор.75. Розподіл часток за розмірами впливає на якість пігменту, тому вихідну подрібнену слюду піддають фракціонування за допомогою системи решіт. У міру збільшення розмірів частинок відтінки пігменту змінюються наступним чином:

2. Технології отримання шарів феррооксідов, обложених на поверхню слюдяних лусочок.

Залізо з киснем утворює ряд оксидів: закис FeO, окис Fе ₂ О _3, закис-окис Fе ₂ O _4, гідрат закису FеО · Н ₂ О і гідрат окису Fe ₂ O ₃ · NН ₂ О. Майже всі з'єднання заліза пофарбовані: при наявності в них катіона Fe ^2+, що є слабким хромофором - в світлий зеленувато-жовтий колір, а при наявності Fe ³⁺ сильного хромофора - в буро-червоний або жовто-бурий колір. Спільне присутність іонів Fe ²⁺ і Fe ³⁺ викликає синє або чорно-синє забарвлення.

Жовта окис заліза.

На відміну від традиційних методів отримання залізоокисних пігментів як побічний продукт процесу отримання аніліну шляхом окислення металевого заліза ароматичними нітросполуками для отримання тонких пігментних покриттів на слюдяних лусочках можуть бути використані наступні групи методів:

1. Продукт взаємодії солі окису заліза (наприклад, залізний купорос Fe ₂ SO ₄₎ з основою (лугом КОН, NaOH, вапном, аміаком NH _3, содою Na ₂ CO ₃₎ осідає на поверхню слюдяних лусочок і при подальшому випаровуванні з аморфного стану переходить в гель зі змінним вмістом води. Просушені слюдяні лусочки окислюються в потоці холодного повітря за час до 10-12 годин. Процес окислення може бути закінчений при наявності в складі осаду до 5-6% закисной солі заліза. Прогрів просушені слюдяних лусочок відбирає залишки гідратної води і гелевий шар кристалізується з утворенням структури гетиту.

2. На поверхню слюдяних лусочок осідає продукт взаємодії солей закису заліза з підставами - гідрат закису заліза, який в подальшому окислюється повітрям при 20-25 (або розчином бертолетової солі при 50-60 °.

Окислення повітрям триває приблизно 10-12 годин, бертолетової сіллю 3-4 години. Підвищення температури сильно погіршує колір покриття.

3. Освіта кристалічного гідрату окису заліза на поверхні слюдяних лусочок з обложеного гідрату закису заліза можливе електролітом в складі гідрату окису тривалентного металу, наприклад Аl (ОН) ₃ або Сr (ОН) ₃ і солі закису заліза, наприклад FeCl _2. В результаті реакції відбувається окислення гідрату закису заліза в світло-жовтий кристалічний гідрат окису заліза.

4. Окислення хлористого заліза повітрям у присутності вуглекислого кальцію.

Реакція може бути представлена ​​рівнянням:

2 FeCl ₂ + 2СаСО ₃ + 3Н ₂ О + 0,5O ₂ (2Fе (ОН) ₃ + 2СаСl ₂ + 2СO ₂

Умови реакції роблять сильний вплив на якість одержуваного покриття. Для отримання хорошого кольору вуглекислий кальцій вводиться в реакцію в надлишку, розчини повинні бути сильно розбавлені. Окислення необхідно проводити при температурі не вище 10-15 °. При такій температурі окислення відбувається повільно. В якості каталізатора до розчину може бути додана невелика кількість (3-6%) NaNO ₂ або ZnСl _2.

Червона окис заліза.

Покриття з червоного окису заліза може бути отримано двома способами:

прокаливанием обложеного на поверхню лусочок слюди шару сірчанокислого заліза і прожарювання обложених гідрату окису заліза або окис-закису заліза.

Перший спосіб заснований на здатності залізного купоросу розкладатися при температурах вище 650 ° на окис заліза і газоподібні оксиди сірки:

2FeSO ₄ -> Fе ₂ O ₃ + SO ₂ + SО ₃

У практичних умовах температура розкладання залізного купоросу становить 680-700 °.

Можливе отримання окису заліза постійного світлого кольору при додаванні в розчин невеликої кількості (близько 5%) сірчанокислого алюмінію і прожаренні суміші при 800 °.

В аналогічному процесі може використовуватися сірчанокисла сіль окису заліза, що отримується обробкою сірчаної кислотою багатих залізних руд. Обложені на поверхню слюда кристали девятіводной сернокислой солі окису заліза при 100 (втрачають половину своєї води, а при 180 ° повністю зневоднюються. При 780-800 ° вона розкладається з утворенням кристалів окису заліза:

Fe ₂ (SO ₄₎₃ -> Fе ₂ O ₃ + 3SO ₃

Отримання окису заліза в рамках подібного процесу можливо і шляхом прожарювання обложеного гідрату окису заліза. Це засновано на його здатності легко диссоциировать при підвищеній температурі:

2Fе (ОН) ₃ -> Fе ₂ O ₃ + 3Н ₂ О

Гідрат окису заліза практично повністю дисоціює при 300 °, проте хороший колір покриття утворюється при температурі 600-700 °.

Другий спосіб заснований на окисленні закис-окису заліза в окис заліза:

2 (FеО · Fе ₂ O ₃₎ + 0,5O ₂ -> 3Fe ₂ O ₃

Хороший колір покриття і утворюється при температурі 600-700 °.

В якості окремого способу може бути розглянутий спосіб осадження окису заліза на поверхню лусочок слюди при спалюванні пентакарбонила заліза в киплячому шарі слюди. У гарячому повітрі пентакарбоніл заліза згорає з осадженням окису заліза і утворенням вуглекислого газу:

4Fe (CO) ₅ + 13O ₂ -> 2Fе ₂ O ₃ + 20СO ₂

Фіолетова окис заліза.

Процес отримання фіолетовою окису заліза за своєю технологією не відрізняється від процесу отримання червоного окису заліза. Для отримання фіолетового відтінку необхідно прожарювання вести при температурі до 900 °. Для забезпечення чистоти кольору до розчину залізного купоросу перед осадженням необхідно додати невелику кількість (2-4%) кухонної солі.

Залежно від товщини шару покриття змінюється додатковий відтінок кольору, що отримується за рахунок інтерференції світла:

3. Основа для пропонованого лакофарбового покриття

Для створення лакофарбових матеріалів для використання пігментів на основі слюди слід вибирати прозорі лакофарбові основи, які добре змочують поверхню і не сідають в процесі затвердіння. Найчастіше для цих цілей використовують епоксидні і поліефірні основи. Необхідними властивостями володіють вітчизняні клеї ОК-72Ф, ВК-23, ВК-28 і ВК-48, працездатні відповідно до температур 80, 200, 250 і 400 ° С, витримують впливу трансформаторного масла, ацетону і води без зміни оптичних характеристик (Соболевський М .В., Музовская О.А., Попелева Г.С. Властивості і застосування кремнійорганічних продуктів. М., Хімія, 1975). Цікавим є і рідкий клей на основі суміші вінілових з'єднань і третинного аміну. Отверждение клею відбувається при впливі УФ-випромінювання (A.Simon, goll. Z., 46, 161 (1928).

Високою оптичною прозорістю володіють і лакофарбові основи на основі низькомолекулярних силоксанових каучуків (Holtrop, Przem. Chem., 7, 565 (1951).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Лакофарбове покриття типу "металік", виконане зі складу, що містить клейову основу і забарвлює пігмент, що відрізняється тим, що в якості фарбувального пігменту використовують слюдяну пудру - відходи слюдяного виробництва, яка шляхом оксидування покрита шаром феррооксіда.

Версія для друку
Дата публікації 18.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів