СИЛИКАТНАЯ КРАСКА
SILICATE PAINT

Изобретение относится к отделочным строительным материалам, применяемым для защитно-декоративной отделки внутренних и наружных поверхностей зданий и сооружений, а именно к составам силикатных красок. Известны силикатные краски, представляющие собой суспензию сухой пигментной смеси в водном растворе силикатов (см. Климанова Е.А., Барщевский Ю.А., Жилкин И.Я. Силикатные краски. - М. - 1968, с.7-33), однако известные силикатные краски обладают низкими малярными свойствами. Известны силикатные краски, включающие жидкое калиевое стекло, мел, тальк, пигменты и силикатизатор (см. Краски силикатные, ГОСТ 18958-73). Их недостатком является низкая укрывистость и стабильность при хранении, покрытия на их основе имеют недостаточную адгезию и прочность.
3
Известен состав силикатной краски, включающий жидкое стекло, мел, тальк, пигменты, силикатизатор и дополнительно содержит кремнегель - отход производства фтористого алюминия с содержанием фтористого алюминия 4-6%. В качестве пигментов используют в зависимости от желаемого цвета охру, оксид хрома, сажу, голубой фталоцианиновый, лазурь железную, ультрамарин, сурик железный. В качестве силикатизатора используют цинковые белила или борат кальция (см. А.С. СССР №823402, М. Кл. C09D 1/02). Недостатком этого аналога является сложность и энергоемкость технологического процесса. Кроме того, некоторые из приведенных выше компонентов (отход производства фтористого алюминия) токсичны изначально для окружающей среды и человека, а полученный конечный продукт имеет невысокие малярно-технические показатели и адгезию к поверхностям.
Известен состав силикатной краски (см. A.C. №1828867 А1, C09D 1/02), принятый за прототип, содержащий жидкое калиевое стекло, кремнегель - отход производства фтористого алюминия, пигменты: желтый железооксидный марки Ж-О, пигмент красный железооксидный, сурик железный и другие, а также известковый отход сахарного производства на основе карбоната кальция и магния, прокаленный при температуре 250°C. Недостатком является сложность составов, использование дефицитных дорогостоящих пигментов, токсичного отхода производства фтористого алюминия и невысокие малярно-технические показатели: укрывистость и маслоемкость.
Изобретение направлено на улучшение малярно-технических показателей силикатной краски не токсичной для окружающей среды и человека, эффективной для применения в качестве отделки внутренних и внешних поверхностей зданий и сооружений.
Поставленная цель достигается за счет того, что силикатная краска, включающая жидкое калиевое (натриевое) стекло, силикатизатор - цинковые белила, тальк, наполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве наполнителя термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Дефекат, прокаленный при температуре 600°С
10-64
Дефекат, прокаленный при температуре 260°С
12-63
Цинковые сухие белила
15-55
Тальк
15
Жидкое натриевое или калиевое стекло,
имеющее плотность не менее 1200 кг/м<sup>3</sup>,
при массовом соотношении 1:1
по отношению к сухой части краски
Для улучшения малярно-технических показателей силикатная краска содержит пигмент красного цвета, полученный из отходов хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов (ГОКов) - хвостов обогащения железистых кварцитов (ХОЖК), прокаленных при температуре 1000°С.
Впервые предложены составы силикатных красок, содержащие пигменты на основе отходов промышленности, таким образом, предложенное решение обладает критерием «новизна».
Отсутствие в патентной и научно-технической литературе по данной и смежным областям техники аналогичных или близких по технической сущности решений, а также то, что впервые обнаружены ранее не известные свойства термообработанного при 260°С и 600°С дефеката, позволяющие использовать его в качестве наполнителя вместо мела в силикатные краски, приводит к выводу о соответствии заявленного решения критерию «изобретательский уровень».
Фильтрационный осадок-дефекат представляет собой отход сахарного производства, содержащий на своей поверхности до 18-20% различных органических веществ, адсорбированных в результате очистки диффузионного сока сахарной свеклы на стадиях сатурации. В результате термической обработки при 600°С на поверхности дефеката происходит неполное сгорание органических веществ и образование обуглившихся веществ, в основном состоящих из углеродных частиц (сажи). Это придает ему черный цвет (устойчивое окрашивание по объему). Значительной составляющей частью термообработанного дефеката являются карбонаты кальция и магния, микроэлементы: кремний, калий, натрий, азот, фосфор, токсичные вещества и ионы тяжелых металлов отсутствуют.
3
В качестве силикатизатора используют цинковые белила (ГОСТ 202-84), тальк молотый (ГОСТ 21234-75). В составах используют жидкое калиевое или натриевое стекло с плотностью не менее 1200 кг/м.
Краску получают следующим образом. В смесителе смешивают отход - термолизный дефекат, термообработанный при температуре 260 или 600°С, силикатизатор и пигмент в течение 30 мин. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. По окончании перетира смесь выгружают в бумажные мешки и отправляют потребителю.
Рабочий раствор силикатной краски готовят непосредственно перед употреблением. Жидкое калиевое (или натриевое) стекло заливают в смеситель и добавляют сухую пигментную часть в соотношении 1:1, после чего перемешивают 3-5 мин.
Краску наносят на поверхность при помощи краскопульта, валика или кисти.
Составы силикатной краски представлены в табл.1.
Таблица 1
Примерные составы силикатной краски, в мас.ч
Для окраски цоколя
Дефекат**
15
Сажа
20
ХОЖК
15
Дефекат**
50
Дефекат*
40
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Дефекат*
12
Сажа
6
Дефекат**
58
Дефекат**
64
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Крокус
15
Бокситовая руда
60
Цинковые сухие
55
Цинковые белила
15
белила
Тальк
15
Тальк
15
Дефекат**
10
Дефекат*
15
* дефекат при 260°C; ** - дефекат при 600°C
Для окраски фасада
ХОЖК
15
ХОЖК
7
Дефекат*
55
Дефеката*
63
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
белила
белила
15
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
16
ХОЖК
12
Дефекат*
54
Цинковые сухие
Цинковые сухие
белила
15
белила
15
Тальк
15
Тальк
15
Дефекат*
58
ХОЖК
17
ХОЖК
10
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Дефекат*
53
Дефекат*
60
Дефекат*
10
ХОЖК
10
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Дефекат**
60
Дефекат*
60
ХОЖК
15
ХОЖК
15
Дефекат*
55
Дефекат**
55
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
12
ХОЖК
14
Дефекат*
58
Дефекат*
56
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Для окраски внутренней поверхности
ХОЖК
28
ХОЖК
32
Дефекат*
12
Дефекат*
38
Цинковые сухие
45
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
50
ХОЖК
35
Дефекат*
20
Дефекат
35
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
34
ХОЖК
50
Дефекат*
36
Дефекат*
20
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
30
ХОЖК
15
Дефекат*
40
Дефекат*
15
Цинковые сухие
15
Цинковые сухие
55
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
ХОЖК
42
ХОЖК
50
Дефекат*
15
Дефекат*
20
Цинковые сухие
18
Цинковые сухие
15
белила
белила
Тальк
15
Тальк
15
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Силикатная краска для окраски цоколя. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 и 600°С в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 40; дефекат, прокаленный при температуре 600°С - 15;
ХОЖК, прокаленный при 1000°С - 15; цинковые сухие белила - 15; тальк - 15. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски: жидкое стекло).
Пример 2. Силикатная краска для окраски фасада. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 55; цинковые сухие белила - 15; тальк - 15; ХОЖК, прокаленные при 1000°С - 28. Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски: жидкое стекло).
Пример 3. Силикатная краска для окраски внутренней поверхности. Берется определенное количество отхода - исходного дефеката (масса не влияет на получение конечного продукта) и прокаливается в электрической печи при 260 в течение 2 ч. Затем прокаленный продукт размалывают до крупности частиц 1-2 мкм и совместно смешивают с силикатизаторами - цинковыми сухими белилами и тальком в соотношении в мас.ч.: дефекат, прокаленный при температуре 260°С - 12; цинковые сухие белила - 45; тальк - 15; ХОЖК, прокаленные при 1000°С - 28.Смесь загружают в шаровую мельницу, перетирают до однородного состояния. Рабочий раствор силикатной краски готовят в смесителе в соотношении 1:1 (сухая смесь краски : жидкое стекло).
2
2
В табл. 2 представлены малярно-технические показатели пигментов, полученных по данному изобретению в сравнении с аналогичными характеристиками известного пигмента. Сравнивая результаты экспериментов (табл. 2), приходим к выводу о том, что наилучшие малярно-технические свойства имеет пигмент, полученный при прокаливании 600°С. При температуре ниже 600°С не происходит достаточного сгорания органических веществ до углеродных частиц на поверхности дефеката, и цвет полученного продукта светло-серый. При более высокой температуре 700°С происходит полное сгорание углеродистых частиц по реакции: С+O=СО на поверхности дефеката и происходит обесцвечивание продукта, в результате малярно-технические свойства продукта ухудшаются, т.е. не достигается поставленная задача. Таким образом, оптимальная температура прокаливания дефеката для получения пигмента черного цвета равняется 600°С.
Таблица 2
Температура прокаливания, °C
Цвет пигмента
Малярно-технические показатели пигмента
Насыщенность, цвета, %
Укрывистость, г/м<sup>2</sup>
Маслоемкость, г/100 г пигмента
Диспергируемость, мкм
Красящая способность, %
По известному решению (пример 1)
400
Светло-серый
0,2
4,0
20
18
105
500
Серый
0,25
4,0
21
19
105
600
Темно-серый
0,25
4,5
21
19
110
700
Черный
0,25
4,5
22
20
115
По изобретению
400
Светло-серый
0,25
4,0
21
4,0
110
500
Темно-серый
0,3
4,0
20
2,0
110
600
Черный
0,35
4,5
21
1
120
Свойства полученных силикатных красок (примеры 1, 2, 3) представлены в табл.3.
Таблица 3
Технологические параметры силикатных красок
Показатели
СОСТАВЫ
1
2
3
Для окраски цоколя
Для окраски фасада
Для окраски внутренних поверхностей
Укрывистость, г/м<sup>3</sup>
120
130
110
Прочность при ударе, см
50
55
45
Адгезия, баллы (по ГОСТ 15140-78
1
1
1
Атмосферостойкость по ГОСТ 9.074 метод Б (15 циклов)
Отслоений нет
Изобретение позволяет снизить энергозатраты, удешевить и упростить технологию получения силикатных красок с улучшенными малярно-техническими показателями, которые можно использовать в различных отраслях промышленности и строительстве.
Кроме того, предложенные составы силикатных красок позволяют расширить сырьевую базу, отказаться от дефицитных токсичных материалов. Полученный продукт является дешевым, отечественным и применение его может решить экологическую проблему регионов по утилизации крупнотоннажных техногенных отходов сахарной промышленности и хвостохранилищ ГОКов, расширяя их рынок сбыта.