Описание проекта

ПреоКорр - инновационный преобразователь оксида железа, на основе устойчивой комбинации комплексонов, минеральных солей, поверхностно-активных веществ и ингибиторов коррозии, который полностью преобразует слой коррозии на поверхности в устойчивое защитное покрытие с улучшенными прочностными и адгезионными свойствами. Возникающее защитное покрытие обеспечивает высокое качество сцепления при последующем нанесении на поверхность лакокрасочных покрытий.

Описание проблематики

Любой коррозионный процесс резко ухудшает функциональные характеристики металлических конструкций и технических систем. Экономические потери, связанные с коррозией металлов, определяются не только стоимостью прокорродировавшего металла, но и стоимостью ремонтных работ, убытками за счет временного прекращения функционирования производств и инженерных систем, затратами на ликвидацию и предотвращение аварий, в некоторых случаях абсолютно недопустимых с точки зрения экологической безопасности.

Оценки затрат, связанных с коррозией (по данным зарубежных источников), показывают, что, в среднем по странам мира, общие годовые расходы на борьбу с последствиями коррозии составляют 1,5 – 4,0% ВВП. Оценки также показывают, что ежегодно прямые и косвенные экономические потери вследствие коррозии эквивалентны потерям 10 и более процентов всего металла, производимого в стране. Для России этот показатель в 2014 г. составил примерно 10 млн тонн стали (при годовом выпуске более 70 млн тонн), что в денежном эквиваленте превышает 4 млрд долларов США. Часть этих затрат неизбежна, так как нереально полностью исключить все коррозионные разрушения. Однако в подавляющем большинстве случаев можно значительно сократить коррозионные потери посредством применения инновационных технологий защиты поверхностей металлоконструкций. Требованиями ГОСТ (31384-2008, 9.602-2005, 9.402-2004, 9.014-78 и др.) для защиты металлоконструкций и объектов от коррозии в обязательном порядке предусмотрено применение различных защитных покрытий (грунтовки и лакокрасочные материалы(ЛКМ)), которые должны наноситься исключительно на специально подготовленную поверхность. Подготовка поверхности должна обеспечивать хорошую адгезию и полное удаление даже мельчайших частиц коррозии с защищаемой поверхности.

Применение традиционных способов преобразования ржавчины кислотными составами требует дорогостоящих специальных мероприятий, а также ведет к появлению еще двух смежных проблем – это вред здоровью людей и вред окружающей среде.

Почти все известные составы для борьбы с коррозий традиционно содержат в своем составе какой-либо вид кислоты (в большинстве случаев это фосфорная кислота) или оксид цинка, которые опасны для здоровья человека и окружающей среды – в силу своей высокой химической активности они вступают в реакцию со всем, что как-то контактирует с обработанной поверхностью и образуют ядовитые и, как давно указывают медики, канцерогенные соединения.

Хотя, в отличие от своих европейских коллег, российские потребители ЛКМ на сегодняшний день пока еще не ограничены жесткими экологическими требованиями при выборе материалов, актуальность этого вопроса уже обусловливается не столько действующим законодательством, но постоянно усиливающимися требованиями экологических инспекций, а также желанием компаний-производителей антикоррозийной продукции и ее потребителей участвовать в программах по экологической безопасности, улучшению гигиены и охраны труда.

Инновационность продукта

Нами разработан инновационный преобразователь оксидов железа – ПреоКорр – который обеспечивает полное преобразование слоя коррозии (толщиной 300-500 мкм), находящегося на поверхности металла, в устойчивую защитную пленку с улучшенными прочностными и адгезионными свойствами, обеспечивающими последующее высокое качество сцепления защитного лакокрасочного покрытия после его нанесения. ПреоКорр не только вступает в реакцию с частицами коррозии на поверхности металла, преобразуя слой коррозии в слой нейтральной химической защиты повышенной прочности, но и существенно замедляет возможное развитие будущих процессов коррозии посредством содержащихся в ПреоКорре ингибиторов коррозии.

Тонкие слои ржавчины при взаимодействии с ПреоКорром полностью растворяются, оставляя только визуально чистую поверхность металла, которая на самом деле покрыта тонкой, но прочной защитной пленкой. Толстые слои въевшейся ржавчины (толщиной 300 – 500 мкм) преобразовываются на поверхности в черную защитную пленку, также препятствующую внешнему коррозионному воздействию.

Инновационность ПреоКорра заключается в следующем:

1) Применен абсолютно оригинальный катализатор фосфатирования;

2) Применен абсолютно оригинальный смачиватель поверхности, благодаря чему препарат имеет повышенные пенетрационные характеристики (что будет отдельным предметом будущего патента);

3) По экологичности и безопасности ПреоКорр относится к веществам ЧЕТВЕРТОГО класса опасности, чего нет ни у одного преобразователя в мире, который имеет в составе ортофосфорную кислоту;

4) Уникальная пленка, остающаяся на поверхности после применения ПреоКорра, не имеет аналогов по прочности и адгезионным характеристикам;

5) Долгосрочная устойчивость и эффективность ингибиторов коррозии в составе ПреоКорра;

6) ПреоКорр – в отличие от кислотных составов – не требует особых защитных процедур, имеет высокую простоту нанесения и множество способов применения (кисть, распыление, мовильником и т.п.).

7) Ортофосфорная кислота присутствует в крайне малых количествах и выступает только в качестве дополнительного субстрата фосфатирования; по этой причине минимальные количества ортофосфорной кислоты полностью преобразуются при взаимодействии с поверхностью без характерного серо-стального налета.

8) В качестве основного компонента, который преобразует оксид железа, используется уникальный набор комплексонов и минеральных солей, аналогов которому нет.

9) Впервые удалось добиться сочетанного протекания процессов фосфориллирования (переноса фосфатных групп) и цинкования (замещения атомов железа атомами цинка в активных зонах кристаллической решетки) в едином комплексном процессе.

10) Отсутствует поверхностная фосфатная пленка на обработанной поверхности (причины – см.п.7).

11) Нет никаких остатков химически активных веществ на обработанной поверхности, что делает применение ПреоКорра абсолютно безопасным для здоровья человека и окружающей среды.

12) Вязкость ПреоКорра может регулироваться в зависимости от специальных потребностей его практического применения – от жидкой формы (обычные условия) до геля (работа с вертикальными поверхностями).

Описание базовой технологии

ПреоКорр представляет собой инновационный состав на основе устойчивой композиции комплексонов, минеральных солей, ингибиторов коррозии и поверхностно-активных веществ, а также специальных функциональных присадок. ПреоКорр обеспечивает полное преобразование оксидов железа (ржавчины) в пленку из коррозионно-неактивных соединений с повышенной прочностью и высокой адгезией (как к металлу, так и к ЛКМ), ингибиторы коррозии подавляют процессы коррозии под пленкой, а присадки обеспечивают эффективное протекание всех процессов в слое толщиной до 300-500 мкм. Важным достоинством препарата ПреоКорра является его химическая нейтральность (класс опасности 4-й), а также отсутствие токсичных и едких компонентов (имеет рН около 7, то есть совершенно нейтрален), что обеспечивает высокую экологичность применения препарата и позволяет обходиться без дорогостоящих специальных мероприятий по обеспечению безопасности и охране труда персонала.

Еще одним существенным достоинством является технологическая простота производства ПреоКорра – продукт получается в условиях нормального атмосферного давления, стандартной влажности окружающего воздуха и в диапазоне температур от +10 до +30°С; какие-либо особые требования к условиям производственного процесса отсутствуют. Соотношения компонентов и порядок их соединения является ноу-хау; сама технология представляет собой последовательность реакционных циклов, четко организованных по их последовательности и времени перемешивания.

Базовый принцип действия:

При нанесении на поверхность, препарат благодаря уникальному смачивателю быстро достигает поверхности, посредством действия оригинального набора комплексонов, минеральных солей и катализаторов фосфатирования преобразует оксид железа (ржавчину толщиной 300-500 мкм) в защитную пленку с повышенными прочностными и адгезионными характеристиками.

Имеются несколько патентов, связанных с ПреоКорром:

Доводочно-притирочная паста с минеральными наполнителями RU 2326128 (https://findpatent.ru/patent/244/2441048.html)

Способ обработки фторопласта RU 2441048 (https://findpatent.ru/patent/232/2326128.html)

Технологические тренды

Основными методами подготовки поверхностей к последующему нанесению защитных покрытий на сегодня являются:

Покрытие неметаллическими веществами — нанесение на поверхность металла красок, лаков, противокоррозионных паст, защитных смазок, пластмасс, резины или эбонита. Покрытие резиной и эбонитом называется гуммированием, применяют для защиты цистерн для перевозки кислот, щелочей, растворов солей.

Металлическое покрытие — нанесение металла на поверхность стального изделия горячим и гальваническим способами. При горячем способе нанесения покрытия (оцинкование, лужение оловом, свинцевание) изделие погружают в ванну с расплавленным металлом. На автомобилях используют оцинкованные кузовные и крепежные детали, покрытые оловом ленты для трубок радиатора, освинцованные наконечники зажимов проводов электрооборудования, топливные баки и т. д. Лужение применяют при производстве белой жести и медной посуды; оцинкование — для проволоки, кровельного железа, труб; свинцевание — для химической аппаратуры и труб. Гальванический способ широко известен и заключается в электрохимическом осаждении нужных металлов на поверхность. Например, на автомобилях устанавливают хромированные декоративные детали (бамперы, ободки фар и др.).

Диффузионный способ состоит в насыщении поверхностных слоев стальной детали различными химическими элементами, вступающими с поверхностью в химическое соединение. К нему относятся цементация, цианирование, алитирование.

Покрытие пленками окислов имеет две разновидности — оксидирование и фосфатирование. Оксидирование (воронение) применяют для защиты черных металлов путем создания на поверхности окисной пленки погружением деталей в кипящий водный раствор едкого натрия, селитры и перекиси марганца. Полученная при оксидировании пленка имеет высокую стойкость в сухом воздухе, однако менее стойка во влажном воздухе, и, особенно в воде.

Фосфатирование позволяет получить на поверхности металла пленку нерастворимых фосфатов, изолирующих изделие от окружающей среды.

Важным способом борьбы с коррозией является также и создание коррозионностойких сплавов, что осуществляется введением в сталь специальных легирующих добавок: хрома, никеля, алюминия, кремния, вольфрама и других химических элементов, повышающих коррозионную стойкость и улучшающих другие свойства металла.

Ингибиторы коррозии — вещества, при добавлении которых в приповерхностный слой агрессивной среды происходит затормаживание или блокирование процессов коррозии. Этим методом можно защищать практически любые металлы в их взаимодействии с широким кругом агрессивных сред, таких как охлаждающие жидкости, масла, жидкое топливо и др.

Защищают металлы от коррозии и с помощью органосиликатов, которые в исходном состоянии представляют собой суспензии. Их наносят на поверхность кистью, валиком, пульверизатором и т. п. При нагревании они превращаются в керамику и приобретают повышенные защитные свойства, становясь термо- и даже жаростойкими. Их удобно использовать для выхлопных систем с наружной стороны деталей. Они затвердевают от собственной температуры детали. Они легко обрабатываются, что позволяет в случае необходимости оперативно восстанавливать поврежденные участки.

Для получения органосиликатных покрытий используют кремнийорганические полимеры (лаки), пигменты, оксиды, слюду, тальк, асбест.

Протекторная защита заключается в создании специально подбираемой по своему составу металлов гальванической пары с целью заведомого разрушения одного из металлов такой пары для гарантированного сохранения защищаемой детали, выполненной из другого металла.

Изучив рейтинги зарубежных производителей антикоррозийных покрытий, можно сделать вывод, что инновации в этой сфере разделились на два лагеря: тех, кто производит свои составы с упором на биоразлагаемость и экологичность, и тех, кто использует в своем составе инновационные преобразователи оксида железа, которые после реакции превращаются в полимерный барьер.

Оценка рынка

Основные области применения:

Вооруженные силы РФ
Ж\д транспорт: эксплуатация и ремонт
Предприятия ЖКХ
Судостроение, эксплуатация и ремонт судовой техники
Авиастроение, эксплуатация и ремонт авиатехники
Автомобильный транспорт: эксплуатация и ремонт
Строительство и ремонт зданий и сооружений
Реставрационные работы

Рынки, на которых потенциально может быть реализован продукт:

Рынок промышленных антикоррозийных и лакокрасочных материалов РФ
Потребительский рынок антикоррозийных и лакокрасочных материалов РФ
Рынок индустриальных антикоррозийных и лакокрасочных материалов РФ
Архитектура торговых зданий,
Объекты инфраструктуры
Промышленное производство
Судостроение
Энергетика
Водоподготовка
Нефтегазовая добыча и транспортировка
Машиностроение
Нефтехимические производства
Железнодорожные предприятия.

Основными отраслями-потребителями экспортируемых антикоррозионных покрытия являются отрасли металлоконструкций (20,8% как с натуральном, так и в стоимостном выражении), судостроения (15,5% как в стоимостном, так и в натуральном выражении), а также строительства и ремонта (18,9% натурального объема экспорта и 15% стоимостного объема).

Широкой областью применения является транспорт: покрытия для тракторов, комбайнов, агрегатов для обработки почвы, агрегаты для урожая, кранов, экскаваторов, прицепов, кузовов, автоцистерн, автовышек.

Объем рынка:

В 2020 года объем отгрузок лакокрасочных материалов (ЛКМ) в России составил 926 134,3 тонн, что на 8,6% больше, чем в предыдущем году.
К концу 2020 года объем складских запасов лакокрасочных материалов (ЛКМ) в промышленности составил 93 603,8 тонн, что на 35,5% больше, чем в конце 2019 года.
Объем импорта лакокрасочных материалов (ЛКМ) на российский рынок в 2020 году снизился по сравнению с предыдущим годом на 28 144 (-5,6%) до 471 566 тонн, что в стоимостном выражении составило 1 406 562 тыс. долл.
Объем российского экспорта лакокрасочных материалов (ЛКМ) в 2020 году вырос по сравнению с предыдущим годом на 29 527 (+8,3%) до 385 747 тонн, что в стоимостном выражении составило 283 076 тыс. долл.

Конкурентные преимущества

На данный момент нет прямых аналогов в сфере разработки составов для преобразования ржавчины, которые в качестве основного действующего компонента используют именно минеральные соли. Есть единичные организации, которые разрабатывают, как и мы, биоразлагаемые и экологически безопасные преобразователи ржавчины, но основным действующим веществом у этих производителей являются достаточно недешевые растительные танины.

Самый близкий аналог представляет мериканская компания Evapo-Rust: https://evapo-rust.com/. Они используют селективное хелатирование, процесс, в котором большая синтетическая молекула образует связь с металлами и удерживает их в растворе. Активный ингредиент evapo rust связывается исключительно с железом. Он может удалять железо из оксида железа, но слишком слаб, чтобы удалять железо из стали, где железо удерживается гораздо сильнее. Как только хелатообразующий агент удаляет железо, содержащая серу органическая молекула отводит железо от хелатора и образует сульфат железа, который остается водорастворимым.

Подобный механизм близок к работе нашего комплекса минеральных солей: он биоразлагаем, экологичен, не имеет в своем составе каких-либо кислот и прост в использовании.

Но данный состав имеет недостатки, которых лишен ПреоКорр:

Не образует защитную пленку на поверхности, т.к. требует смывания (ПреоКорр же образует на поверхности пленку с повышенными адгезионными свойствами).
Необходимо тщательно мыть поверхность после обработки, чтобы смыть остатки состава и преобразовавшейся ржавчины.
Если плохо промыть, то останутся молекулы железа, которые могут стать очагами ржавчины снова (ПреоКорр имеет в составе ингибиторы коррозии, которые подавляют очаги ржавчины под защитной пленкой на глубину 300 мкм).
Способ применения не подразумевает использования в промышленности, так как не может просто наносится на поверхность, а обязательно нужно погружать в ванну (ПреоКорр имеет инновационный смачиватель, который позволяет работать составу и при обычном нанесении).

Есть несколько других конкурентных решений:

Преобразователь ржавчины Kerry со структурным модификатором, гель-формула

Данный пример является одним из характерных принципиальных решений, присутствующих на рынке, как преобразователь ржавчины на основе цинка. Этот бытовой преобразователь ржавчины сделан на основе фосфата цинка, что делает обрабатываемую поверхность химически активной, а это приводит к ряду проблем: необходимость специальных мероприятий по обработки поверхности, неэкологичное и небезопасное применение средства. Наш продукт содержит минимальное количество ортофосфорной кислоты (только как субстрат), что полностью исключает указанные выше проблемы. Преобразователь ржавчины Kerry можно наносить только при температуре не ниже 10 градусов, для ПреоКорра же такого ограничения нет, температура влияет только на время полного высыхания, которая даже при низких температурах не превысит 1,5 часа.

Преобразователь ржавчины Химпром-М

Этот пример характеризует еще один вид используемых на данный момент на рынке преобразователей ржавчины, кислотный. Данный преобразователь сделан на основе ортофосфорной кислоты (высокое содержание!), что так же ведет к ряду проблем: нужны специальные мероприятия перед обработкой, необходимо специальное оборудование для нанесения, использование данного преобразователя небезопасно. Поскольку состав нашего препарата полностью сбалансирован и является веществом 4-го класса опасности, то ПреоКорр позволяет обходиться без дополнительной промывки поверхности перед и после нанесения покрытия и исключает необходимость использования дорогостоящего дополнительного оборудования. Также для работы конкретно с препаратом Химпром-М, необходимо провести тщательную шлифовку поверхности, т.к. данный состав проникает только на 100 мкм ржавчины, ПреоКорр же работает на толщине ржавчины до 500 мкм.

Механические виды обработки поверхности

Как основные методы подготовки поверхностей к последующему нанесению защитных покрытий сегодня применяются пескоструйная и дробеструйная обработка защищаемых поверхностей. Данные виды подготовки поверхностей очень трудоемки, повреждают обрабатываемую поверхность, имеют высокую стоимость в расчете на 1 кв. метр и требуют выполнения сложных и дорогостоящих мероприятий по охране труда и защите окружающей среды.

ПреоКорр же лишен всех указанных недостатков.

Команда проекта

В состав нашей команды входят опытные специалисты, которые имеют разносторонний опыт работы: в проектах по разработке различных инновационных строительных материалов и продукции промышленной химии, во внедрении инновационных проектов на рынок, в организации производства и продаж, и т.д.

Лукьянычев Олег Александрович

Директор по инвестициям и продажам

Выпускник факультета аэромеханики и летательной̆ техники МФТИ 1990 г., председатель Гильдии бизнес-консалтинга Торгово-промышленной палаты Московской области, член Инвестиционного совета при Губернаторе Московской области, управляющий партнер Центра технологий Акрона. Член совета Московского областного отделения «Опоры России». Соучредитель стартапа «Преокорр», резидента Сколково. Трекер и соинвестор проекта «Ренобет» (Финалист акселерационной программы «BuildUp»). Ментор «Клуба Менторов Физтех-Союза».

Белогрудов Игорь Олегович

Научное руководство проектом

Выпускник физического факультета МГУ по кафедре биофизики, аспирантуры физического факультета МГУ, также закончил бизнес-школу Лондонского Открытого Университета. Опыт в разработке и реализации инновационных проектов в области промышленной химии и новых веществ с заданными свойствами. С 2010 года по 2016 год – председатель Комиссии Московской Торгово-Промышленной Палаты по сотрудничеству с Грецией.

Гришин Михаил Васильевич

Химик-технолог проекта

Выпускник МХТИ им. Д.И. Менделеева по специальности "химик-технолог неорганических веществ и минеральных удобрений". Кандидат технических наук. Автор ряда патентов и изобретений СССР и РФ, лауреат золотой медали ВДНХ-2004.Разработал и внедрил более 100 рецептур технических моющих средств для всех отраслей промышленности (пищевой, транспорта, машиностроения, строительства и др.). Руководитель реставрации и химической защиты памятника Б.Ельцину в г. Екатеринбурге и его могилы на Новодевичьем кладбище, возглавляет участок реставрации бетонных поверхностей Триумфальной Арки, главный консультант реставрационных работ Новодевичьего монастыря.

Текущий статус проекта

На данный момент продукт разработан, имеет три модификации, с использованием:

а) танинов

б) ортофосфорной кислоты

в) комплекса минеральных солей.

Есть небольшое производство, 90% работы в котором выполняется вручную и требует автоматизации. Также есть некоторое количество постоянных покупателей, которые регулярно покупают состав в малых объемах для личных нужд и бизнеса, круг потребителей постепенно расширяется.

Эффективность была проверена опытным путем, посредством нанесения состава на различные образцы и анализом изменения свойств поверхности с кратными временными промежутками и в условиях различных агрессивных сред.

Усовершенствованный состав (в) решает проблему старого состава (б) в части наличия белой фосфатной пленки и делает состав полностью экологически чистым, но требует дополнительных лабораторных исследований для более подробного выявления характеристик.