Смесевой растворитель для очистки установок безвоздушного распыления полиуретановых и полимочевинных мастик

Смесевой растворитель для очистки установок безвоздушного распыления полиуретановых и полимочевинных мастик

Реферат

Для нанесения на защищаемые объекты ряда высоковязких лакокрасочных материалов, мастик и герметиков широко используется метод "горячего" безвоздушного нанесения, для чего применяются установки высокого давления (Р до 30 МПа) для безвоздушного распыления одно - или двухкомпонентных составов, выпускающиеся фирмами "GRACO" (США) и "WIWA" (Германия).

Установки для безвоздушного распыления двухкомпонентных материалов (полимерная основа+отвердитель) содержат независимые материальные тракты для каждого из компонентов для их подачи в распылительное устройство (краскораспылитель). Каждый тракт включает подающий насос, шланг для подачи и циркуляции компонента, материальный насос установки с проточным нагревателем, содержащие каналы и полости, шланг высокого давления (иногда длиной до 50 м), обеспечивающий подачу нагретого (до 60-80°C) компонента непосредственно к соплу краскораспылителя [1].

По окончании работ и после смены распыляемого лакокрасочного материала внутренние тракты установки безвоздушного распыления очищают от остатков компонентов, что осуществляется, как правило, путем прокачки через них рекомендуемого технологическим регламентом органического растворителя [1, с.88; 2], а в некоторых случаях, при длительной остановке установки, ее консервируют.

Полиуретановые и полимочевинные двухкомпонентные мастики состоят из полимерной основы - уретанового форполимера с концевыми NCO- группами - и аминогидроксилсодержащего отвердителя, подаваемые по отдельным трактам и смешивающиеся в краскораспылителе в камере, находящейся непосредственно перед соплом.

Настоящее изобретение относится к составам технических моющих средств на основе органических растворителей, предназначенных для очистки внутренних трактов установок безвоздушного распыления высоковязких полимочевинных и полиуретановых мастик с раздельной подачей компонентов, используемых для антикоррозионной защиты различных конструкций и сооружений.

Индивидуальные органические растворители практически любой химической природы малоэффективны при очистке оборудования от остатков компонентов полиуретановых и полимочевинных лакокрасочных систем, особенно от остатков высоковязких полярных уретановых форполимеров, так как последние плохо в них растворимы, и требуют большой продолжительности воздействия, что трудно реализовать при промывке установок безвоздушного распыления. Поэтому, как правило, для очистки оборудования от остатков уретановых материалов используют смесевые органические растворители. Так, известно применение смесевого органического растворителя Р-189 (ТУ 6-10-1508-75) для удаления и растворения полиуретановых и уралкидных лакокрасочных материалов и покрытий [3, с.71]. Данный растворитель содержит следующие ингредиенты, мас.%:

этиленгликольацетат	37,0
метилэтилкатон	37,0
ксилол	13,0
бутилацетат	13,0

Однако известный смесевой растворитель малоэффективен для растворения с целью последующего удаления высоковязких уретановых форполимеров из оборудования, содержащего внутренние каналы и полости большой протяженности. Кроме того, растворитель Р-189 пожароопасен, имеет температуру вспышки менее 10°C, что относит его к разряду легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ).

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и рецептурному составу является смесевой растворитель Р-14 (ТУ 6-10-1509-75), предназначенный для растворения полиуретановых смол, содержащий равные количества толуола (50%) и циклогексанона (50%) [4, с.186, прототип].

Состав-прототип, как предыдущий смесевой растворитель, относится к разряду ЛВЖ, что накладывает определенные требования и ограничения к технологии его использования. Он также малоэффективен при удалении проточным методом высоковязких компонентов полиуретановых мастик из оборудования с большой протяженностью внутренних каналов и полостей.

Задачей, решаемой в рамках предлагаемого изобретения, является создание рецептуры негорючего смесевого растворителя, эффективно очищающего проточным методом от остатков высоковязких уретановых форполимеров установки безвоздушного распыления, одновременно выполняя при этом роль консерванта данного оборудования при его длительном хранении.

Указанная задача/результат достигается за счет того, что предлагаемый смесевой растворитель, предназначенный для очистки установок безвоздушного распыления от остатков полиуретановых и полимочевинных мастик, содержит смесь ароматических углеводородных растворителей - толуола и/или ксилола и/или сольвента и хлорорганических растворителей - трихлорэтилена и/или перхлорэтилена и дополнительно в качестве моющей добавки - жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ) или жирные кислоты растительных масел (ЖКРМ) с кислотным числом не менее 170 мг KОН/г, выполняющие одновременно роль консерванта оборудования, при следующем соотношении между ингредиентами растворителя мас.%:

толуол и/или ксилол и/или сольвент	40-45
трихлорэтилен и/или перхлорэтилен	45-50
жирные кислоты таллового или
растительных масел	5-10

Углеводородные ароматические растворители используют техническую квалификацию в соответствии с существующими стандартами:

толуол нефтяной	по ГОСТ 14710-78
ксилол	по ГОСТ 9949-76
сольвент нефтяной	по ГОСТ 10214-78

Хлорсодержащие растворители - трихлорэтилен и перхлорэтилен также используют технической квалификации по ГОСТ 9976-94 и ТУ 6-01-956-86 соответственно.

ЖКТМ и ЖКРМ используют в соответствии с требованиями ГОСТ 14845-79 и ТУ 9145-003-70316851-2007, при этом жирные кислоты, имеющие кислотное число (к.ч.) менее 170 мг KОН/г, малопригодны по причине низкой эффективности их моющего действия в составе смесевого растворителя.

Заявляемые количества ингредиентов в составе смесевого растворителя оптимальны и определены экспериментальным путем. Использование менее 45% три хлорэтилена и перхлорэтилена переводит предлагаемый смесевой растворитель из класса негорючих жидкостей в класс горючих жидкостей (ГЖ) и температурой вспышки более 61°C.

Количество ЖКТМ и ЖКРМ менее 5% неэффективно, а более 10% нецелесообразно по причине уменьшения растворяющей способности растворной композиции по отношению к высоковязким компонентам полиуретановых и полимочевинных систем.

Производство смесевого растворителя может быть осуществлено на стандартном химическом оборудовании емкостного типа с механическим перемешивающим устройством при температуре окружающей среды путем обычного смешения всех компонентов до получения прозрачного гомогенного раствора.

Благодаря малой летучести (испаряемости) и пассивирующему действию ЖКТМ и ЖКРМ по отношению к углеродистой стали, на внутренних поверхностях материальных траков установок безвоздушного нанесения при их промывке растворителем образуются тонкие пристеночные пленки жирных кислот, препятствующие доступу атмосферной влаги к металлу, тем самым консервируя его.

Сравнение предлагаемой рецептуры смесевого растворителя с известными аналогами позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "Новизна", так как скомпонована новая совокупность ингредиентов. Хотя использование индивидуально ароматических углеводородов и хлордержащих растворителей для целей очистки машин и механизмов известно, их композиция в заявляемых пределах концентраций компонентов в совокупности с используемыми для увеличения эффективности моющего действия ЖКТМ и ЖКРМ, предлагается впервые.

Сочетание указанных нововведений привело к положительным эффектам - получению негорючего смесевого растворителя с высокой эффективностью моющего действия при удалении остатков высоковязких компонентов полиуретановых и полимочевинных мастик, обладающего, ко всему прочему, консервирующим действием по отношению к углеродистым сталям. Указанное выше свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Все компоненты смесевого растворителя отечественного производства, технология его получения проста и доступна и базируется на использовании стандартного химического оборудования. Это позволяет сделать обоснованный вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Промышленная применимость".

Техническую сущность и преимущества предлагаемой смесевой композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры.

ПРИМЕР 1.

В табл.1 приведены рецептуры растворителя-прототипа и варианты предлагаемого смесевого растворителя, а в табл.2 сравнительные результаты определения их эффективности смывающего действия по отношению к уретановому форполимеру "Форпол-NCO" (ТУ 2458-095-20504464-2005) с вязкостью 9,8 Па·с при (20±1)°C. Эффективность смывающего действия растворителей оценивали фотоколориметрическим методом с использованием фотоэлектрического колориметра ФЭК-М по полноте растворения форполимера в растворителях, определяемой по спектру мутности путем сравнения коэффициентов светопропускания чистых растворителей (Т, %), и растворов форполимеров: чистые растворители и истинные растворы полимеров прозрачны и имеют коэффициент светопропускания в видимой области спектра близкий к 100%. Коллоидные растворы не полностью растворившихся полимеров мутные и такая взвесь имеет коэффициент светопропускания менее 100% вплоть до 0% [5].

Таблица 1
Наименование компонента	Содержание в составе растворителя, мас.%
Состав-прототип	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Толуол	50	40	-	-	20	20	-	15	50	-	23
Циклогексанон	50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Ксилол	-	-	45	-	20	-	22,5	15	-	45	-
Сольвент	-	-	-	45	-	20	22,5	15	-	-	20
Трихлорэтилен	-	50	-	-	25	30	25	20	40	-	45
Перхлорэтилен	-	-	50	45	25	20	25	25	-	52	-
ЖКТМ с к.ч.=190 мг КОН/г	-	10	-	-	10	-	5	-	-	-	12
ЖКРМ с к.ч.=172 мг KОН/г	-	-	5	10	-	10	-	10	10	3	-

Таблица 2
№№ Составов растворителя из табл.1	Коэффициент светопропускания растворов уретанового форполимера "Форпол-NCO", (Т), %	Температура вспышки в закрытом тигле, °C
Состав-прототип	46,2	+13,9 (ЛВЖ)
1	98,1	Негорюч
2	99,5	Негорюч
3	97,8	Негорюч
4	99,2	Негорюч
5	99,0	Негорюч
6	98,3	Негорюч
7	98,7	Негорюч
8	96,0	+161 (ГЖ)
9	84,0	Негорюч
10	97,5	Негорюч

ПРИМЕР 2.

В табл.3 приведены данные о количестве растворителей, затраченных для промывки тракта форполимера "ФорполОйл" (ТУ 2458-125-20504464-2009) установки безвоздушного распыления "DUOMTX-230" фирмы "WIWA" (длина подающих шлангов 30 м). Полнота промывки установки контролировалась рефрактометрически с использованием рефрактометра ИРФ-454Б2М: когда значение показателя преломления (nD 20) отработанного растворителя становилось равным значению nD 20 исходного смесевого растворителя процесс очистки оборудования считался законченным.

Таблица 3
№№ Составов растворителя из табл.1	Количество используемого для промывки смесевого растворителя, дм3
Состав-прототип	118*
1	20
2	17
3	22
4	20
5	21
6	18
7	22
8	31
9	15
10	28

Примечание: Состав-прототип не позволил полностью удалить остатки уретанового форполимера из всех полостей внутреннего тракта установки "DUOMIX-230": на клапанах и в труднодоступных полостях на поверхности остались следы форполимера, который со временем заполимеризовался под действием влаги воздуха с образованием нерастворимой полимочивины, которая удаляется только механическим или термическим путем.

ПРИМЕР 3.

Металлические пластины размером 150×70×0,8 мм из углеродистой стали Ст.3 с нанесенным толщиной ≈ 1 мм слоем форполимера "Форпол-NCO", подвергали очистке путем промывки при помощи ряда смесевых растворителей, состав которых приведен в табл.1. После чего, очищенные пластины помещали в эксикатор при температуре (20±1)°С, атмосфера которого имела 100%-ную относительную влажность. В табл.4 приведены данные об изменении внешнего вида пластин (визуально) при различной продолжительности экспозиции.

Таким образом, как видно из приведенных в табл.2-4 экспериментальных данных, заявляемая рецептура смесевого растворителя благодаря оптимизации компонентного состава и применению новых моющих добавок, проявляющих при этом неочевидные свойства консерванта металлических поверхностей (пассивация), позволила получить негорючий (пожаровзрывобезопасный при использовании) смесевой растворитель, имеющий более высокую эффективность в процессе очистки установок безвоздушного распыления от остатков и следов высоковязких компонентов (уретановых форполимеров) полиуретановых и полимочевинных мастик.

Источники информации

1. Гоц В.Л., Ларин А.В. Современное лакокрасочное оборудование. Методы распыления. Практическое пособие. - М.: Издательство "Пэинт-Медиа", 2005. - 174 с.

2. Бедрик Б.Г., Чулков П.В., Калашников С.И. Растворители и составы для очистки машин и механизмов. Справочник. - М.: Химия, 1989. - 176 с.

3. Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов. Справочник-Л.: Химия, 1986. - 208 с.

4. Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. Справочное пособие. - Л.: Лениз-дат, 1975. - 264 с.(прототип).

Смесевой растворитель для очистки установок безвоздушного распыления полиуретановых и полимочевинных мастик, содержащий смесь ароматических углеводородных растворителей и хлорорганических растворителей, отличающийся тем, что в качестве ароматического углеводородного растворителя он содержит толуол, и/или ксилол, и/или сольвент, в качестве хлорорганического растворителя - трихлоэтилен и/или перхлорэтилен, и дополнительно в качестве моющей и консервирующей добавки он содержит жирные кислоты таллового масла или жирные кислоты растительных масел, имеющих кислотное число более 170 мг KОН/г, при следующем соотношении между компонентами, мас.%:

толуол, и/или ксилол, и/или сольвент	40-45
трихлоэтилен и/или перхлорэтилен	45-50
жирные кислоты таллового или
растительных масел	5-10