Результат интеллектуальной деятельности: Способ окрашивания зернистого материала

Изобретение относится к способам окрашивания поверхности зернистых материалов, в частности, нанесения лакокрасочного покрытия на поверхность сыпучих зернистых материалов и может быть использовано, прежде всего, для изготовления декоративного щебня, керамзита, которые могут быть использованы в качестве материала в ландшафтном дизайне, для обустройства пешеходных и велодорожек, горизонтальной разметки проезжей части, при создании различных мозаичных композиций.

Известен способ изготовления декоративного заполнителя и установка для его осуществления, включающий нанесение на поверхность зерен заполнителя силикатной краски путем их интенсивного перемешивания в течение 15-20 с, затем осуществляют отверждение, сначала во вращающемся со скоростью 30-50 об/мин барабане в потоке воздуха с температурой 80-90°С в течение 2-3 мин, после при 150-180°С во вращающемся со скоростью 3-4 об/мин барабане в течение 30 мин [А.с. СССР 1244123-аналог].

Недостатками известного способа являются: сложность осуществления способа, длительность полного цикла окрашивания, использование устаревшего оборудования, слипание окрашенных зерен заполнителя, большое потребление энергоносителей.

Известен способ окрашивания зернистого материала, включающий подачу и совместную обработку зернистого материала и красящей композиции в цилиндрической камере со скоростью вращения 300-700 об/мин по окружности, красящее вещество подают в камеру в виде суспензии, содержащей 0,3-2,0 мас. % красящего вещества, 01-1,0 мас. % клеящего вещества и 2,0-5,0 мас. % воды от окрашиваемого материала [патент РФ 2201408-Прототип].

Недостатками известного способа являются: низкие эксплуатационные характеристики, так как окрашивание зернистого материала осуществляют без предварительной промывки от загрязнений и пыли в результате чего снижаются адгезионные свойства поверхности окрашиваемого зернистого материала с окрашивающей композицией и соответственно, окрашенный зернистый материал имеет быструю истираемость, недолговечность окраски, низкую атмосферо- и влагостойкость.

Технический результат - Повышение эксплуатационных характеристик окрашенных зернистых материалов.

Техническая задача - Повышение эксплуатационных характеристик окрашенных зернистых материалов за счет повышения адгезионных связей окрашивающей композиции с поверхностью зернистого материала при одновременном повышении качества окрашенной поверхности зернистого материала.

Решение технической задачи способ окрашивания зернистого материала, включающий обработку зернистого материала и окрашивание перемешиванием во вращающемся смесителе, в котором, обработка зернистого материала осуществляется композитным вяжущим, состоящим из дистиллированной воды нормальной температуры, порошкообразного аддукта переработки лигнина при его содержании 0,05-0,3 кг на 1 л воды и известь-содержащего порошкообразного отхода при содержании 0,015-0,03 кг на 1 л воды, полученным перемешиванием компонентов в смесителе, в качестве которого используется барабан гравитационного действия со скоростью вращения барабана 30 об/мин в течение 2-5 мин, до образования однородного раствора, затем к приготовленному композитному вяжущему в барабан загружают окрашиваемый зернистый материал предварительно нагретый до температуры 40-60°С, необходимой для раскрытия микро- и макропор на поверхности зернистого материала при соотношении 1 кг композитного вяжущего на 1 кг зернистого материала и перемешивают в барабане при скорости вращения 50 об/мин в течение 2-3 мин, осуществляя одновременно промывку и нанесение на поверхность зернистого материала композитного вяжущего, после чего производят слив композитного вяжущего и при вращающемся барабане одновременно осуществляют подогрев зернистого материала потоком горячего воздуха при температуре 100-110°С до полного высыхания зернистого материала с образованием на его поверхности пленки от композитного раствора, а окрашивание зернистого материала осуществляют дозированным добавлением во вращающийся со скоростью 50 об/мин смесительный барабан лакокрасочного материала, состоящего из алкидно-акриловой краски при ее расходе 0,013-0,033 кг на 1 кг зернистого материала и сольвентного лака 0,13-0,2% масс. краски в течение 2-3 мин, после чего осуществляют сушку зернистого материала во вращающемся смесительном барабане при скорости вращения 50 об/мин горячим потоком воздуха при температуре 90-110°С в течение 3-7 мин, обусловленным полным высыханием и размером фракции зернистого материала.

Осуществление способа - Способ осуществляется следующим образом. Предварительно подготавливают композитное вяжущее (КВ), состоящее из дистиллированной воды нормальной температуры, порошкообразного аддукта переработки лигнина от 0,05 до 0,3 кг на 1 литр воды и известьсодержащего порошкообразного отхода от 0,015 до 0,03 кг на 1 литр воды. Перемешивание всех компонентов осуществляют в смесительном барабане гравитационного действия со скоростью вращения 30 об/мин в течение 2-5 минут до образования однородного раствора вяжущего.

Затем в смеситель, к приготовленному композитному вяжущему, производят загрузку зернистого материала с температурой 40-60°С, из соотношения, на 1 кг композитного вяжущего 1 кг зернистого материала и перемешивают в смесительном барабане со скоростью вращения 50 об/мин в течение 2-3 мин, тем самым осуществляя одновременно промывку и нанесение на поверхность зернистого материала композитного вяжущего.

После чего сливают остатки композитного вяжущего, и при вращающемся барабане осуществляют подогрев зернистого материала горячим потоком воздуха при температуре 100-110°С до полного высыхания и формирования на его поверхности пленки покрытия композитного вяжущего. После высыхания зерен в смесительном барабане, туда же дозированно добавляют во вращающийся со скоростью вращения 50 об/мин барабан окрашиваемую композицию, состоящую, например, из алкидно-акриловой-(АА) или алкидно-уретановой-(АУ) или пентафталевой-(ПФ) красок в расчете 0,013-0,033 кг на 1 кг зернистого материала и сольвентного лака 0,18-0,2% мас. краски. Окрашивание зернистого материала производят во вращающемся смесительном барабане со скоростью вращения 50 об/мин в течение 2-3 мин в результате чего краска равномерным слоем распределяется по поверхности зернистого материала. После чего осуществляют сушку зернистого материала во вращающемся с той же скоростью 50 об/мин барабане горячим потоком воздуха при температуре 90-110°С в течение 3-7 мин, обусловленным полным высыханием, применяемых лакокрасочных материалов и размером фракций зернистого материала. По окончании сушки, путем вращения смесительного барабана в обратную сторону выгружают окрашенный материал, засыпают в мешки и запечатывают.

Таким образом, использование композитного вяжущего, имеющего в своем составе порошкообразный аддукт переработки лигнина и известь содержащий порошкообразный отход, способствует образованию на поверхности зернистого материала прочной пленки, обеспечивающей образование крепкого сцепления лакокрасочного покрытия с обработанной поверхностью зернистого материала, а, следовательно, и повышение прочности покрытия и его долговечности, что и является новым техническим результатом заявляемого изобретения.

Заявляемый способ окрашивания зернистого материала в сравнении со способом по прототипу, позволяет повысить срок долговечности окрашенных поверхностей, зернистых материалов.

Пример конкретного исполнения.

По заявленному способу окрашивали зернистые материалы трех различных фракций: 0,6-5,0 мм; 1,0-30 мм; 15,0-20,0 мм алкидно-акриловой, акидно-уретановой и пентафталевой красками с добавлением 0,18-0,2% сольвентного лака от массы краски. Результаты сравнения расхода лакокрасочных материалов по заявленному способу и прототипу приведены в таблице 1.

По полученным опытным путем результатам, видно, что после предварительной обработки поверхности окрашиваемых зернистых материалов расход лакокрасочных материалов значительно уменьшается.

Для щебня и керамзита окрашенных алкидно-акриловой краской и 0,2% (от массы краски) сольвентного лака, средняя экономия составляет: фракция 0,6-5,0 мм - 65,0%, фракция 1,0-30,0 мм - 38,2%, фракция 15,0-20,0 мм - 64,4%.

Для щебня и керамзита окрашенных алкидно-уретановой краской и 0,2% (от массы краски) сольвентного лака, средняя экономия составляет: фракция 0,6-5,0 мм - 46,5%, фракция 1,0-30,0 мм - 43,6%, фракция 15,0-20,0 мм - 66,7%.

Для щебня и керамзита окрашенных пентафталевой краской и 0,18% (от массы краски) сольвентного лака, средняя экономия составляет: фракция 0,6-5,0 мм - 68,1%, фракция 1,0-30,0 мм - 38,2%, фракция 15,0-20,0 мм - 66,7%.

Режимы окрашивания зернистых материалов описанным выше способом и по прототипу для разных фракций зернистого материала приведены в таблице 2.

Из, приведенных данных в таблице 2 видно, что при окрашивании различных по фракциям зернистых материалов по заявляемому способу, в сравнении со способом по прототипу, расход лакокрасочных материалов, продолжительность окрашивания, значительно сокращается: расход лакокрасочного материала уменьшился для фракции 0,6-5,0 мм на 65%, для фракции 1,0-30,0 мм на 16,7%, для фракции 15,0-20,0 мм на 63%.

Продолжительность окрашивания зернистого материала снизилось на 25%.

Скорость вращения барабана во время окрашивания сократилась для фракции 0,6-5,0 мм на 83%.

Скорость вращения барабана во время окрашивания сократилась для фракции 1,0-30,0 мм на 92%.

Скорость вращения барабана во время окрашивания сократилась для фракции 15,0-20,0 мм на 90%.

Полученное на зернистых материалах декоративное покрытие испытывали по действующим установленным методикам. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Из приведенных в таблице 3 экспериментальных данных видно, что прочность на истирание по заявленному способу для фракции 0,6-5,0 мм выше на 3,2% чем у прототипа, у фракции 1,0-30,0 мм выше на 2,2% чем у прототипа, у фракции 15,0-20,0 мм выше 3,2% чем у прототипа.

Обработка зернистых материалов композитным вяжущим повышает адгезию окрашивающей композиции с поверхностью зернистого материала.

Таким образом, заявляемый способ окрашивания зернистого материала, позволяет повысить срок долговечности окрашенных, зернистых материалов, используемых в качестве материала в ландшафтном дизайне для обустройства пешеходных и велодорожек, горизонтальной разметки проезжей части, при создании различных мозаичных композиций.