Композиционное декоративно-защитное покрытие

008025 Область применения Изобретение относится к области строительного и промышленного производства и предназначено для использования в качестве отделочного материала при внутренней и наружной отделке зданий и сооружений, а также для защиты поверхностей наземных, водных и воздушных транспортных средств и различного технологического и вспомогательного оборудования. Предшествующий уровень техники Известен термопластичный состав для маркировки дорожного полотна (1). Состав включает пленкообразующую твердую полиэфирную смолу, пластификатор на основе сложного полиэфира (С 4 и более)-алифатических двухосновных кислот и (С 3-С 5)-алифатических гликолей с кислотным числом от 0 до 80 мг/КОН, диоксид титана, антиседиментационную добавку, стеклянные микрошарики, минеральный наполнитель (например, кварцевый песок, дробленое стекло, карбонаты и т.д.) и дополнительно один или более синтетических восков в количестве 0,02-1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. состава, мас.ч.: Полиэфирная смола 15,0-30,0 Пластификатор 2,0-8,0 Диоксид титана 4,0-10,0 Антиседиментационная добавка 3,0-10,0 Стеклянные микрошарики 0-30,0 Минеральный наполнитель Остальное В известном составе стеклянные микрошарики выполнены цельными, что увеличивает плотность и теплопроводность покрытий и не позволяет их использовать в качестве защитных термоизоляционных элементов строительных конструкций или других промышленных объектов. Известна строительная конструкция с защитным покрытием для снижения тепловых потерь (2). Система строительной конструкции содержит пористое, хорошо пропускающее водяной пар с двух сторон покрытие. Структура покрытия включает водную акриловую эмульсию с наполнителем из микрошариков на основе керамики. Такое покрытие не склонно к вспучиванию поверхности (образованию пузырей) и предотвращает непосредственное проникновение влаги в поры строительного элемента и проявление связанных с этим теплопотерь от испарения влаги. Предложена также композиция для термозащитного покрытия на основе полупрозрачной полиорганосилоксановой смолы (3). Композиция содержит: А: 100 в.ч. полиорганосилоксановой смолы; В: на 1,0-10,0 в.ч. композиции приходится по крайней мере один атом галогена, выбранный из группы брома и хлора; С: от 10 до 100 в.ч. микросфер из стекла, имеющих в среднем размеры от 5,0 до 100 мкм. Весовое соотношение описанной смеси к частицам стекла (микросфер) колеблется от 0,05 до 4,0. Композиция предназначена для наружного покрытия строительных материалов с целью защиты от нагрева солнечной радиацией. Известна энергосберегающая краска THERMO-SHIELD, которая и выбрана в качестве прототипа(4, 5). Краска приготовлена на водной дисперсии полимера из акриловой смолы в качестве связующего, в который введены наполнитель из стеклянных либо керамических полых микросфер, а также пигменты и другие присущие краскам компоненты (стабилизаторы, пластификаторы и т.д.). Микросферы представляет собой легкосыпучий порошок, состоящий из тонкостенных (0,5-2,0 мкм) частиц сферической формы диаметром 10-150 мкм с насыпной плотностью (0,2 г/см 3). Поверхность покрытия обладает повышенной шероховатостью, а его структура характеризуется высокой паропроницаемостью и позволяет снизить потери тепла до 30%. Недостатком известного покрытия является узкая сфера применения из-за использования в качестве связующего исключительно полимера из акриловой смолы и невысокие теплозащитные свойства из-за низкого качества структурированного наполнителя, что обусловлено его дисперсностью, химическим составом материала микросфер (низкосортное стекло) и их физическим состоянием. Целью изобретения является расширение номенклатуры покрытий и повышение их теплозащитных характеристик. Техническим результатом изобретения является увеличение ассортимента покрытий за счет применения более широкого ряда связующих и микросфер из других материалов - из оксидов металлов, а также улучшение технических характеристик защитных покрытий, благодаря приданию компаунду на основе микросфер улучшенных оптических свойств в диапазоне 5-75 мкм. Раскрытие изобретения Поставленная цель достигается тем, что композиционное декоративно-защитное покрытие, содержащее в качестве связующего водную дисперсию полимера и структурированный наполнитель в виде полых вакуумированных микросфер, согласно изобретению, содержит наполнитель из натрийкалийборосиликатного стекла или оксидов металлов в количестве 3,0-75,0 об.%, при этом микросферы выполнены с наружным диаметром 5,0-200,0 мкм с толщиной стенок 0,25-10,0 мкм и вакуумированы до давления 0,1-0,15 атм.-1 008025 Микросферы в качестве оксидов металлов преимущественно содержат оксиды алюминия, или кремния, или циркония, или молибдена. Микросферы выполнены с насыпной плотностью 0,1-1,0 г/см 3. В качестве водной дисперсии полимера содержит акриловый сополимер или эмульсию, или бутадиен-стирольную эмульсию, или поливинилацетатную дисперсию (ПВА-дисперсию). Краткое описание фигуры Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана структура композиционного декоративно-защитного покрытия. Покрытие, после нанесения на основу 1 (стена или поверхность технологического оборудования) и отверждения, состоит из микросфер 3, равномерно распределенных в матрице из полимерного связующего 4, имеет шероховатую поверхность 2 и характерную среднюю толщину d. Лучший вариант осуществления изобретения Изобретение реализуют следующим образом. Готовят тот или иной состав композиции в зависимости от необходимых показателей для конкретной области применения покрытия (например, для окраски внутри помещений, для нанесения на наружные поверхности конструкций и т.п.). Технологию приготовления применяют стандартную с использованием традиционного оборудования, применяемого в лакокрасочном производстве. Предварительно изготавливают микросферы 3 с заданными параметрами, затем смешивают их в количестве по объему от 3 до 75% с полимерным связующим 4, при этом подбирают соответствующий гранулометрический состав для обеспечения заданного режима радиационного излучения с поверхности защищаемого объекта. Готовую композицию валиком или кистью наносят на поверхность основы 1, например, стены и высушивают в режиме согласно техническим требованиям для данного вида связующего. После отверждения покрытие готово к эксплуатации. Технический результат достигается благодаря тому, что свойства компонентов композиции обеспечивают подавление радиационной составляющей тепловых потерь более чем на 50%, что в среднем на 20% выше, чем у прототипа. Такой эффект достигается оптимизацией оптических и теплофизических характеристик компонентов покрытия путем соответствующего сочетания вида связующего и наполнителя в композиции, а именно: выбором материала микросфер и их параметров (диаметра, толщины оболочки, степени вакуумирования, насыпной плотности, гранулометрического состава), что обеспечивает преимущественное отражение и рассеивание низкотемпературного инфракрасного излучения. Так, при среднем диаметре микросфер 35 мкм и их концентрации в слое композиции N=2,51012 м-3 при расстоянии между частицами 40 мкм, излучательная способность поверхности стены, покрытой композицией, в ясную безветренную ночь при температуре Та=-20 С составляет w=0,35. Наиболее существенное уменьшение радиационного потока (при прочих равных условиях) наблюдается, когда имеет место обмен энергией между покрытием и непосредственно с небосводом. При этом количественно теплозащитный эффект композиционного декоративно-защитной покрытия, в силу физического принципа его работы,существенно зависит от оптических свойств подложки (например, материала стены), окружающей среды и температурного режима эксплуатации. Так, интегральный коэффициент отраженияна горизонтальную площадку в диапазоне 0,37-0,76 мкм, в условиях закрытого помещения с учетом дневной функции видимости стандартного наблюдателя в долях источника освещения, достигает =66%. Использование такого покрытия, например в комнате с окном, обеспечивает общее увеличение освещенности в помещении порядка 4%, при этом увеличивается термическое сопротивление потолочного перекрытия на 0,5 м 2 К/Вт. Отличительной особенностью нового покрытия является низкий коэффициент водопоглощения и хорошая паропроницаемость. Такие свойства обеспечивают быстрое высыхание конструкций, защищенных таким покрытием, и сохраняют их в таком состоянии в течение всего отопительного периода, что приводит к существенному уменьшению тепловых потерь (до 9%). Экономия энергии, в зависимости от вида используемого покрытия, составляет от 16,7% (основа картон) до 27,7% (основа - пенопласт). Промышленная применимость В таблице приведены данные по влиянию вида покрытия, нанесенного на разные виды основы, на интегральный коэффициент отражения защищаемой поверхности, иллюстрирующие технический результат и промышленную применимость изобретения.-3 008025 Из данных, приведенных в таблице, видно, что композиционное декоративно-защитное покрытие существенно улучшает термозащитные свойства основы за счет повышения интегрального коэффициента отражения, хорошей паропроницаемости и предотвращении проникновения капельной влаги в конструкцию подложки из атмосферы, а техническое решение отвечает критериям патентоспособности. Производство разработанного покрытия освоено на предприятии заявителей и успешно прошло испытания в промышленном производстве. Источники информации 1. Патент RU2216564 С 1, МПК 7 С 09D 167/02; Е 01F 9/04, (22)22.08.2002, (46)20.11.2003. Бюл.32, (54) Термопластичный состав для маркировки дорожного полотна. 2. Заявка ЕР 1111144 А 1 200110627, МПК 7 Е 04 В 1/76, (54) Строительная конструкция для снижения тепловых потерь помещений. 3. Патент US4404305, МПК 3 С 08L 83/04, (22) 02.16. 82, (54) Flame retardant polyorganosiloxaneresin compositions. 4. М.Л. Герман, П.С. Гринчук Математическая модель для расчета теплозащитных свойств композиционного покрытия Керамические микросферы - связующее, ИФЖ, т.75,6, с.43. 5. Энергосберегающие краски ТермоШилд. Рекламный проспект ИЧУПП Термокерамические системы (Беларусь), Торговый дом Тек-Си, 2004, с. 1-8. (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композиционное декоративно-защитное покрытие, содержащее в качестве связующего водную дисперсию полимера и структурированный наполнитель в виде полых вакуумированных микросфер,отличающееся тем, что содержит наполнитель из натрийкалийборосиликатного стекла или оксидов металлов в количестве 3,0-75,0 об.%, при этом микросферы выполнены с наружным диаметром 5,0-200,0 мкм с толщиной стенок 0,25-10,0 мкм и вакуумированы до давления 0,1-0,15 атм. 2. Композиционное декоративно-защитное покрытие по п.1, отличающееся тем, что микросферы в качестве оксидов металлов преимущественно содержат оксиды алюминия, или кремния, или циркония,или молибдена. 3. Композиционное декоративно-защитное покрытие по п.1, отличающееся тем, что микросферы выполнены с насыпной плотностью 0,1-1,0 г/см 3. 4. Композиционное декоративно-защитное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве водной дисперсии полимера содержит акриловый сополимер или эмульсию, или бутадиенстирольную эмульсию, или поливинилацетатную дисперсию.