СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
COMPOSITION FOR FILM COATING APPLICATION

Настоящее изобретение относится к области изготовления пленок, содержащих высокомолекулярные вещества, и может быть использовано для защиты различных поверхностей, например, стен помещений и оборудования при проведении различных технологических процессов, а так же для защиты различных поверхностей готовых изделий при транспортировке.
Изобретение решает задачу создания составов для нанесения покрытий, снимающихся сплошной пленкой.
Известны альтернативные составы, используемые для защиты различных поверхностей от внешних воздействий. Состав для нанесения пленочных покрытий для защиты оборудования от радиоактивного воздействия включает поливиниловый спирт (ПВС), глицерин, органическую и минеральную кислоты, полимерное водорастворимое клеящее вещество, воду (RU 2127290, 10.03.1999 г.). Покрытие на основе этого состава обеспечивает защиту изделий от радиоактивного воздействия, однако, низкая эластичность пленки приводит к трудностям при снятии пленки, а ее непрозрачность не позволяет оценить внешний вид изделия, защищенного такой пленкой. Кроме того, этот состав горюч, что ограничивает его применение в технологических процессах, подразумевающих присутствие легковоспламеняющихся веществ. Такой областью применения является, например, защита стен и оборудования окрасочных камер.
Известны составы для нанесения пленочных покрытий, применяемые защиты от различных внешних воздействий (RU 2090587, 20.09.1997 г.), а также для защиты от коррозии и атмосферного воздействия воздуха при транспортировке и сборке гальванохимических терморегулирующих покрытий (RU 2155787, 10.09.2000 г., RU 2155788, 10.09.2000 г.). Основными компонентами этих составов являются ПВС, дистиллированная вода, пластификатор - многоатомный спирт, ингибитор атмосферной коррозии, тиксотропный компонент.
2
Свойства этих пленок при толщине 15 мкм: показатель прочности - максимальное напряжение σ=139 кг/см, показатель эластичности - относительная деформация составляет γ=167%. Адгезия пленки низкая - характеризующий ее краевой угол смачивания составляет θ=55 град.
Параметры пленок, изготовленных с применением известных составов, ограничивают возможности их применения. Например, невысокая прочность пленки не позволяет достаточно эффективно защищать поверхность готовых изделий от механических повреждений при транспортировке. Повышение прочности известных пленок путем увеличения их толщины (до 60 мкм и более) приводит к большому расходу состава при нанесении, делая использование известных составов дорогим и экономически неэффективным. Кроме того, большая толщина нанесенного слоя, а также используемые в составе компоненты приводят к тому, что пленка высыхает медленно. Этот параметр - скорость высыхания пленки - зачастую имеет большое значение, так как он увеличивает технологический процесс нанесения пленок.
В качестве прототипа выбран состав для нанесения пленочных покрытий, известный по RU 2155787, 10.09.2000 г. Состав характеризуется тем, что содержит ПВС в качестве основного компонента, а также пластификатор - сорбит, ингибитор атмосферной коррозии - мочевину, тиксотропный компонент - этилсиликат и воду при следующем соотношении компонент, мас.%:
основной компонент
10-11
пластификатор
0,2-0,3
ингибитор атмосферной коррозии
0,05-0,1
тиксотропный компонент
0,02-0,07
вода
остальное.
2
Недостатками известного состава, как было указано выше, является низкая прочность получаемой пленки (не больше σ=130-140 кг/см при толщине 15-20 мкм), а так же низкая скорость ее высыхания, которая увеличивает технологический процесс и способствует созданию неровностей на пленке вследствие стекания состава.
Технический результат при использовании изобретения состоит в улучшении качества пленки за счет повышения прочности пленки и скорости ее высыхания.
Поставленная цель достигается тем, что состав для нанесения пленочных покрытий, содержащий в качестве основного компонента поливиниловый спирт, воду и функциональные компоненты - многоатомный спирт в качестве пластификатора, ингибитор атмосферной коррозии на основе мочевины и тиксотропный компонент, в него дополнительно введен структурообразователь на основе оксиэтилированного спирта и изопропиловый спирт, при этом компоненты находятся в соотношении, мас.%:
основной компонент
5,00-17,00
пластификатор
2,00-8,50
ингибитор атмосферной коррозии
0,04-1,5
тиксотропный компонент
0,10-0,25
структурообразователь
0,05-0,20
изопропиловый спирт
2,00-5,00
вода
остальное.
Для получения негорючего пожаробезопасного покрытия в состав для нанесения пленочных покрытий целесообразно ввести антипиреновый компонент в количестве в 1,00-4,00 мас.%.
В основе изобретения лежат экспериментально подобранные компоненты состава и их оптимальные соотношения. В ходе экспериментов были подобраны компоненты, совместимые друг с другом в составе и способные существенно улучшить свойства пленки.
2
2
6
20
Улучшение структуры пленки было достигнуто при использовании в ее составе изопропилового спирта и структурообразователя на основе оксиэтилированных спиртов, не содержащих алкилфенолэтоксилатов - полиоксиэтилен-алкиловые эфиры общей формулы RO(СНСНO)nH, где R - алкил, алкенил или фторалкил С-С, n>1 (например, синтанолы АЛМ-2, АЛМ-7, АЛМ-8, АЛМ-10). Введение этих компонентов в состав позволило увеличить прочность получаемых пленочных покрытий при обеспечении необходимой эластичности.
Кроме того, использование в составе изопропилового спирта способствует увеличению скорости высыхания пленки. Высокая скорость высыхания пленки не просто ускоряет процесс, но и способствует повышению качества пленки. Это происходит благодаря тому, что состав, нанесенный на поверхность со сложным профилем (рельефом) или поверхность, находящуюся под углом к горизонту или вертикально, не успевает стекать, образовывая неровности.
Подобранное соотношение компонентов не только позволило улучшить свойства готовой пленки. Найденное соотношение компонентов состава позволило улучшить его растекаемость и смачивающую способность, что дало возможность его использования для защиты поверхности со сложным профилем (рельефом).
4
3
n
Введение в состав антипиренового компонента, в качестве которого может быть использовано одно или несколько фосфорсодержащих соединений (например, высокомолекулярный аммоний полифосфат - (NHРО), n>1000), позволяет получить негорючие пожаробезопасные покрытия с высоким кислородным индексом (≈43). Это особенно актуально при использовании разработанного состава в различных технологических процессах, связанных с применением легковоспламеняющихся веществ (лаки, краски и т.д.).
n
2n+1
2
В качестве ингибитора атмосферной коррозии может быть использована мочевина, тиомочевина, карбамидоформальдегидный концентрат (КФК, ККФ-1, КФК-80, КФК-85), смесь мочевины и нитрита натрия (в соотношении 2:1), алкилкарбамид общей формулы CHNHC(O)NH, где n=12-20, и другие составы на основе мочевины.
Мочевина в настоящее время имеет широкое применение и хорошо сочетается с остальными компонентами состава, не оказывая негативного влияния на их свойства.
В качестве тиксотропного компонента могут быть использованы тринатрийфосфат, растворы амидов полиоксикарбоновой кислоты, растворы модифицированной мочевины, растворы модифицированной мочевины в N-метилпирролидоне, водорастворимый полиэлектролит - гидролизованный полиакрилонитрил, модифицированный смесью натуральных солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты или модифицированную солями алюминия карбоксиметилцеллюлозу и другие, не нарушающие прозрачность тиксотропные добавки.
В качестве пластификатора использован многоатомный спирт, содержащий 3-5 гидроксильных групп, например, глицерин, пентаэритрит, ксилит, сорбит.
Вода может быть дистиллированной, бидистиллированной или водопроводной.
Примеры конкретных составов представлены в Таблице 1. В примерах 1 и 9 в качестве пластификатора использован многоатомный спирт сорбит, в примере 2 - ксилит, в примере 3 - пентаэритрит, в примерах 4-8, 10-12 - глицерин; в примерах 1, 2, 10, 12 в качестве ингибитора атмосферной коррозии использована тиомочевина, в примере 3 - карбамидоформальдегидный концентрат КФК (ТУ У 6-05761614.005-96), в примерах 4-8 - мочевина, в примере 9 - смесь мочевины и нитрита натрия (в соотношении 2:1), в примере 11 - алкилкарбамид. В качестве антипиреновой добавки использован аммоний полифосфат высокомолекулярный.
В таблице приведены характеристики пленок толщиной 15 мкм, полученные в соответствие с заявляемым составом. Эластичность определялась измерением относительной деформации, прочность оценивалась исходя из максимального натяжения, выдерживаемого пленкой, адгезия определялась по углу смачивания.
Состав для нанесения пленочного покрытия готовят следующим образом.
В термостатированный реактор или реакционный сосуд, нагреваемый с помощью водяной бани, заливают воду в количестве, определяемом выбранной рецептурой. Затем в воду добавляют пластификатор, ингибитор атмосферной коррозии, антипиреновый компонент. Далее производят нагрев смеси при постоянном перемешивании до достижения температуры 60-65°С и постепенно вводят ПВС в количестве 50% от необходимого. По достижении температуры смеси 70-75°С добавляют оставшуюся часть ПВС.
Далее поднимают температуру смеси до 80-85°С и при постоянном перемешивании доводят введенный ПВС до полного растворения. В зависимости от гранулометрического состава ПВС время приготовления композиции составляет 1-2 часа. Структурообразователь на основе производных полиэфиров жирных кислот добавляют за 10 минут до завершения процесса приготовления состава. Готовый состав охлаждают до комнатной температуры и разливают в тару, например, пластмассовые канистры.
Готовый состав хранят при температуре не ниже +10°С при исключении доступа воздуха в тару.
Состав для пленочного покрытия равномерно наносят на защищаемую поверхность пистолетом, валиком или другим способом слоем 15-20 мкм.
2
Расход состава составляет 150 мл/м, время сушки составляет от 20 мин до 1,5-2 часов в зависимости от температуры воздуха и воздухообмена.
В случае использования разработанного состава для защиты стенок окрасочных камер или других загрязненных поверхностей перед первичным нанесением состава проводят подготовку поверхности. Для этого удаляют с поверхности твердые вещества, в частности остатки лакокрасочных материалов, смазки. После этого обезжиривают поверхность 5% раствором кальцинированной соды, обезжиренные поверхности промывают водой и высушивают при включенной приточно-вытяжной вентиляции. Для лучшего снятия пленки с поверхности на очищенную и высушенную поверхность целесообразно сверху наклеить малярный скотч.
В случае использования пленки для защиты окрасочных камер ее замену следует проводить один раз в две недели, для этого снимают старую пленку с налипшими лакокрасочными материалами, проводят очистку поверхности и наносят состав для получения новой пленки.
Состав для нанесения пленочного покрытия может быть использован повторно. Для этого использованную пленку, снятую со стены кусками, с налипшими на нее лакокрасочными материалами и другими загрязнениями растворяют в воде. После чего подвергают обработке, направленной на устранение частиц загрязнений и формирование однородного состава для дальнейшего использования.