CS210407B1 - Nenasycené polyesterové nátěrové hmoty tvrditelné UV-zářením - Google Patents

Abstract

Vynález se týká nových typů nátěrových hmot na bázi nenasycených polyesterových pryskyřic, které se vytvrzují UV-zářením a jsou vhodné zejména pro povrchovou úpravu dřevěného nábytku. Nátěrové hmoty obsahují 0,005 až 1 hmot. % akrylových polymerů nebo kopolymerů o molekulové hmotnosti 15 000 až 150 000 a případně další aditiva ovlivňující vlastnosti nátěrových filmů nebo vytvrzeného povlaku, např. parafin, silikonový olej, koloidní kysličník křemičitý, zinečnatá a kobaltová mýdla aj.

Description

Vynález se týká nových typů něnasycených polyesterových nátěrových hmot, které se vytvrzují UV-zéřením. Tyto nátěrové hmoty jsou vhodné zejména pro povrchovou úpravu dřevěných a celulózových materiálů.

V nábytkářském průmyslu se běžně používá pro povrchovou úpravu dřevěných podkladů celá řada typů nátěrových hmot, laků i emailů. Nanášejí se zde zejména na dýhované desky, dřevovláknité desky s nalepenou celulózovou fólií obsahující jako pojivo aminopryskyřice. Tyto podklady se povrchově upravují nátěrovými hmotami lesklými až matnými, nejčastěji nitrooelulózovými, akrylátovými, polyuretanovými, nasycenými polyestery či epoxyestery obsahujícími aminopryskyřice aj. K dosaženi bezvadného homogenního vzhledu konečného povrchu se většinou podklad předem upravuje, např. tmelením, plničem pórů, základní nátěrovou hmotou s funkcí tmelu nebo také nanesením několika vrstev stejné nátěrové hmoty. Přitom počet nanášených vrstev závisí na sušině nátěrové hmoty. Tato základní vrstva odstraňuje hlavnš nerovnoměrnou nasákavost podkladu a obvykle se brousí, aby se z povrchu odstranila vyčnívající vlákna dřeviny, případně se vyrovnala nerovnoměrnost podkladu. Tímto způsobem upravený podklad může být pak dokončen podstatně menším množstvím nátěrové hmoty nežli podklad nerovnoměrně savý.

Při použití nátěrových hmot s nízkým obsahem sušiny je třeba jednotlivé vrstvy předsoušet, což je časově i energeticky náročné. *το základní vrstvu lze uplatnit např. nenasycený polyesterový tmel vytvrzovaný chemicky nebo UV-zářéním, který však vyhovuje pouze pod kryvé nátěry, nikoli pod laky, kde opticky ruší. V jiných případech je možno použít také nenasycených polyesterových laků parafinického typu chemicky tvrditelných, které lze nanášet poléváním a jejichž povrch se po obroušení dokončuje požadovaným lakem nebo emailem. Uvedený postup má však nevýhodu v tom, že poléváním vznikají příliš tlusté vrstvy a proces vytvrzování je pak časově a energeticky náročný. Výhodnější je použití nenasycených polyesterových laků vytvrzovaných UV-zářením, které se nanášejí válcem v tenčích vrstvách a jejichž doba vytvrzování je kratší. Jedná se o speciální typy nenasycených polyesterových laků, které se v průběhu vytvrzování vzdušným kyslíkem neinhibují a vytvářejí nelepivé tvrdé povrchy. Tyto laky bývají obvykle modifikovány alylétery a místo styrenu mohou obsahovat estery kyseliny akrylové s glykoly nebo nasycené polyestery zakončené akrylovými skupinami. Dají se však použít i nenasycené polyesterové laky parafinického typu s přídavkem fotoiniciátorů, které je však nutno vytvrzovat postupně nízkotlakými UV-zářiči a dotvrdit zářiči středo- nebo vysokotlakými. Jestliže se použije jen vysokotlakých zářičů, zůstává *e?rch měkký a při přetírání některými typy nátěrových hmot klesá adheze systému nebo vznikají povrchové defekty.

Pro nenasycené polyesterové laky parafinického typu tvrditelné chemicky se používá celé řada různých aditiv za účelem odstranění pevrchevých vad, zejména vzniku kráterků, bublinek aped., a pre zlepšení jejich rozlivu. Jseu te např. organická rozpouštědla (ketony, toluen, propylalkohol, kyselina akrylová aj.) a dále estery kyseliny akrylové s počtem uhlíků v alkylové skupině 1 až 8 (především 2-etylhexylakrylát), případně jejich polymeřy (nejčastěji polybutylakrylét nebo poly-2-etylhexylekrylát) o mol. hmotnosti do ? 000.

Tyto polymery působí pouze jako rozlivová činidla, samotné však nemají filmótvorné vlast210 407 nosti, nebot vytvářejí nátěrový film měkký a trvale lepivý. U nenasycených polyesterových laků tvrdítelných chemicky redox-systémem ovlivňují tvorbu parafinická vrstvy, zvyšují její lesk a snižují tvrdost. Ve větfiím množství vytvrzený nátěr zakalují. Při vytvrzování nenasycených polyesterových laků vzduchem inhibovatelnáho typu obsahujících parafin a přídavek fotoiniciátoru za použití nízkotlakých zářičů dochází při teplotě do 33 °C k rovnoměrnému výstupu parafinieké vrstvy, která má separační vlastnosti pro dalěí nátěry a proto musí být obroušena. Při vytvrzování středotlakými zářiči nebo vysokotlakými či impulznimi UV-zářiči (tzv. IST-zářiči) je ve vytvrzovacím prostoru teplota obvykle nad 30 °C.

Za těchto podmínek zůstává povrch nátěru měkký a při brouěení zahlcuje brusný papír. Při nanášení v tenké vrstvě na savou dřevinu může pak zůstat nátěr vlivem vzdušné inhibice nedostatečně vytvrzený, což se příznivě projeví na vlastnostech celého nátěrového systému, zvláště po-nanšeaní (dalších yřetév s obsahem ketonů nebo aromatických rozpouštědel.

Uvedené nedostatky nemají nátěrové hmoty, podle předloženého vynálezu, které sestávají z nenasycenýchpolyesterových pryskyřic, eílujících monomerů, fotoiniciátorů, organických rozpouštědel’á aditiv a které jsou vhodné zejména rto povrchovou úpravu dřevěných a celulozových materiálů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tyto nátěrové hmoty obsahují

0,003 až 1 % hmot. polymerů a/nebo kopolymerů alkylesterů kyseliny akrylové a/nebo metakrylové s počtem uhlíkových atomů v alkylově skupině 1 až 8, β výhodou 1 až 4, nebo kopolymerů těchto esterů š dáišíimi akrylovými monomery a/nebo sestyrenem, o mol. hmotnosti 13 000 až 130 000 a případně látky ze skupiny Nahrnující alkylestery kyseliny fosforečné s počtem uhlíkových atomů v alkylových skupinách 1 až 3, silikonový olej, parafin o teplotě měknutí 40 až 60 °C, koloidní kysličník křemičitý, zinečnatá a kobaltová mýdla, s výhodou oktoáty, organická rozpouštědla typu alifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 1 až 3 a alifatických ketonů s počtem uhlíkových atomů 3 až 3, kyselinu akrylovou a metakrylovou a rozpustná barviva, v jednotlivých množstvích do 2 % hmot.

Nenasycené polyesterové nátěrové hmoty podle vynálezu lze vytvrzovat UV-zářiči i při teplotách nad 50 °C. Vytvrzený nátěrový film je lesklý a nelepivý. Jeho tvrdost závisí na stupni nenasycenosti použité polyesterové pryskyřice a dosahuje až č. 13, měřeno tužkou. Brousitelnost a přetíratelnost nenasycenými polyesterovými či jinými nátěrovými hmotami jsou vyhovující. Přitom adheze vrchních nátěrů je výborná a jejich odolnost proti působení chemikálií a rozpouštědel je při vhodné tlouštce vrstvy shodná s odolností povlaků vytvořených z příslušné nátěrové hmoty samotné. Základní vytvrzený nátěr má na povrchu velmi tenkou vrstvu odlišného složení, která sice za přítomnosti vody bělá, avšak jejím setřením nebo odleštěním již k dalšímu zbělení povrchů nedochází. Tato vrstvička, podobně jako použitá polyakrylátová složka, je rozpustná v organických rozpouštědlech, např. v acetonu, esterech kyseliny octové apod*, a při přetírání nátěrovými hmotami tato rozpouštědla obsahujícími se přšvážně rozpustí v nátěrové vrstvě. Tím je zajištěna potřebná adheze jednotlivých vrstev nátěrového systému.

Pro přípravu nátěrových hmot podle vynálezu lze použít běžné nenasycené polyesterové laky vytvrzované redox-systémem, které obsahují styren a parafin, případně jiné zábranové voskovité látky chránící povrch proti inhibici vzduchem při vytvrzování. Přídavek těchto

210 407 zábranových látek však není nutný. Pryskyřičný základ laků tvoří obvykle nenascené polyestery na bázi nenaučených dikarboxylových kyselin (maleinové, fumarové) a nasycených dikarboxylových kyselin (ftalové aj.), použitých navzájem v mol. poměru 0,5 ί 1 až 3 : 1, a glykolů. Pro zvýSení odolnosti systému proti střídání teplot je výhodná kombinace uvedených typů polyesterů s plastifikujícími nenasycenými polyestery, připravenými např. za použití kyseliny adipové vedle běžných výchozích látek.

Akrylovou složkou nátěrových hmot podle vynálezu jsou polymery a/nebo kopolymery alkylesterů kyseliny akrylové a/nebo metakrylóvé, jejichž alkylové skupiny obsahují 1 až 8 uhlíkových atomů, nejlépe 1 až 4, popřípadě kopolymery těchto esterů s jinými akrylovými monomery, tj. s volnou kyselinou akrylovou, metakrylovou a s jejich nitrily a amidy. Vhodný je např. polybutylmetakrylát, kopolymer butylmetakrylátu s metylmetakrylétem, butylakrylátu s metylmetakrylátem, etylakrylátu β 2-etylhexylakrylátem, ale i další. Vzhledem k požadované molekulové hmotnosti 15 000 až 150 000 jsou to polymery a kopolymery filmotvorné, které v kombinaci s nenasycenými polyestery zvyšují tvrdost nátěrových filmů, na rozdíl od nízkomolekulárních typů, které slouží jako rozlivová činidla a samy o sobě nemají filmotvorné vlastnosti. Přidávají se do nenasycených polyesterových laků ve formě roztoků v organických rozpouštědlech, např. v xylenu, toluenu, etylacetátu, styrenu apod. Sušina těchto roztoků závisí na molekulové hmotnosti akrylového polymeru či kopolymeru.

Na této hmotnosti je závislý i celkový obsah akrylové složky v nátěrové hmotě, který s rostoucí molekulovou hmotností klesá.

Jako fotoiniciétory jsou vhodné benzain a jeho deriváty, např. benzoinbutyléter, benzoinizopropyléter, benzoinchloracetát a především benzildimetylketal, dále furoin a jeho deriváty, ketony, jako benzofenon a butylacetofenon, sulfidy., např. dibenzyldisulfid, sulfochloridy aj. Do laků se přidávají jako takové nebo z důvodů snadnějšího dávkování a rychlého rozpuštění ve formě roztoku v organických rozpouštědlech, nejlépe v toluenu, etylacetátu nebo trietylfosfátu. Množství fotoiniciátoru je nutno volit podle typu UV-zéřiSe, jeho vzdálenosti od povrchu vytvrzovaného nátěru, požadované doby průchodu vytvrzované vrstvy vytvrzovacím prostředím a případně podle tloušťky nátěru. Pre větší tloušlky (nad 150 /um) lze použít i kombinace fotoiniciátorů různého typu.

Kromě uvedených složek mohou nátěrové hmoty podle vynálezu obsahovat podle potřeby ještě další látky (aditiva), která se přidávají v jednotlivých množstvích nejvýše 2 hmot.% za účelem ovlivnění či dosažení některých žádaných vlastností nátěrové hmoty nebo vytvrzeného nátěru. Mezi tyto létky patří koloidní kysličník křemičitý, alkylestery kyseliny fosforečné (i parciální) s 1 až 5 atomy uhlíku v alkylových skupinách, naffcenáty a oktoéty zinku a kobaltu, silikonový olej, zejména obsahující metylové a fenylové skupiny, parafin o teplotě měknutí 40 až 60 °C a organická rozpouštědla typu alifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíků 1 až 3, alifatických ketonů s počtem uhlíků 3 až 5, případně i kyseli na akrylová a metakrylóvé. K potlačení nežádoucích barevných odstínů lze přidat také některé rozpustná barviva, která mohou částečně nahradit mořidla.

Optimální volba a poměr uvedených složek nenasycených polyesterových nátěrových hmot

210 407 podle vynálezu ve vztahu k UV-zářičise řídí požadovanými vlastnostmi vytvrzeného nátěru, např. tvrdostí, adhezí, odolnosti proti úderu nebo střídáni teplot, vzhledem aj. Nejvýhodnější formulace ve vztahu k podkladovému materiálu a jeho vlhkosti z hlediska potlaěenl povrchových defektů nátěru lze přitom dosáhnout různou kombinaci uvedených aditiv.

Nátěrové hmoty tohoto typu lze nanášet nanášeclmi válci, poléváním nebo stříkáním,

Pro vytvrzováni nanesených vrstev se mohou použit UV-zářiSe nízkotlaké až vysokotlaké a rovněž IST-zéřiče (impulsní) při rozsahu teplot ve vytvrzovaclm prostoru od 30 do 90 °C. Ohřev povrchu podkladového materiálu lze pak řídit rychlosti jeho průchodu vytvrzovaclm prostředím.

Základní typ nátěrové hmoty podle vynálezu je vhodný pro vytvářeni jednovrstvých i vícevrstvých nátěrů. Zmíněnou povrchovou ěást finální vrstvy lze v případě potřeby odstranit, např. leštěním jemnou brusnou pastou.

Tlm se dosáhne odolnosti povrchu proti vodě Si jiným kapalinám požadované na základě testování nátěrů, např. pro vedlejší nebo pro vnitřní viditelné plochy nábytku. Uvedeným typem nenasycené polyesterové nátěrové hmoty lze tedy nahradit nátěrové hmoty s vysokým podílem organických rozpouštědel, což mé velký význam především pro ekologii prostředí v provozovnách povrchových úprav nábytku.

Přiklad 1

Složky laku:

Nenasycená polyesterová pryskyřice o mol. poměru nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin 1 : 1,9 ve formě 60% roztoku ve styrenu

Kopolymer metylmetakrylétu s butylmetakrylétem (v mol. poměru : 1) o mol. hmotnosti 20 000 jako J>0% roztok v xylenu

Styren

Parafin o teplotě měknuti 52 - 54 °C

50% roztok benzoinu ve směsi etylacetátu s trietylfosfátem (hmot. poměr 10 : 1)

Silikonový olej

Koloidnl SiOg

85,0 hmot. dílů

1,0 hmot. dílů 15,0 kmet. dílů

0,05 hmot. dílů

1,0 hmot. dílů 0,01 hmot. dílů 0,1 hmot. dílů •o.

Lak nanesený na podklad válcem v množství 50 g/m se vytvrdl středotlakým UV-záři2em při teplotě ve vytvrzovaclm prostoru 50 °C během 3 minut. Získaný nátěr je po vytvrzenl hladký, lesklý, slabě opalizujlcl, bez kráterků a milcrobublinek. Je ihned přetáratelný nátěrovými hmotami na jiné bázi. Po vyleštěni leštící pastou má vyhovujíc! odolnost proti vodě.

210 407

Příklad 2

Složky laku:

Nenasycená polyesterová pryskyřice podle příkladu 1

Nenasycená polyesterová pryskyřice obsahující kyselinu adipovou v mol. poměru k nenasyceným kyselinám 4 : 1, ve formě 65½ roztoku ve směsi styrenu e etylakrylátem (hmot. poměr 10 s 1)

Polybutylmetakrylát o mol. hmotnosti 38 000 jako 40® roztok ve směsi xylenu s toluenem (hmot. poměr 2 : 1)

Styren

Trietylfosfát

Zn-oktoát

Benzoinizopropyláteř

80,0 hmot. dílů

15,0 hmot. dílů

0,8 hmot. dílů

15,0 hmot. dílů 1,0 hmot. dílů 0,01 hmot. dílů 3,0 hmot. dílů

Vrstva laku nanesená v množství 30 g/m se vytvrzuje soustavou vysokotlakých zářičů 30 s.

Příklad 3

Složky laku stejné jako v příki^du 1 s tím rozdílem, že akrylovou složku tvoří kopolymer metylakrylátu, butylakrylátu a kyseliny akrylové v mol. poměru monomerů 1:3,: 0,1 o mol. hmotnosti 80 000.

Claims (1)

1. Nenasycené polyesterové nátěrové hmoty tvrditelné UV-zářením, sestávající z nenasycených polyesterových pryskyřic, sítujících monomerů, fotoiniciátorů, organických rozpouštědel a aditiv a vhodné zejména pro povrchovou úpravu dřevěných a celulozových materiálů, vyznačující se tím, že obsahují 0,005 až 1 % hmot. polymerů a/nebo kopolymerů alkylesterů kyseliny akrylové a/nebo metakrylové s počtem uhlíkových atomů v alkylové skupině 1 až 8, s výhodou 1 až 4, nebo kopolymerů těchto esterů s jinými akrylovými monomery, a/nebo se styrenem, o molekulové hmotnosti 15 000 až 150 000 a případně látky ze skupiny zahrnujíoí alkylestery kyseliny fosforečné s počtem uhlíkových atomů v alkylových skupinách 1 až 5, silikonový olej, parafin o teplotě měknutí 40 až 60 °C, koloidní kysličník křemičitý, zinečnatá a kobaltová mýdla, s výhodou oktoáty, organická rozpouštědla typu alifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 1 až 3 a alifatických ketonů s počtem uhlíkových atomů 3 až 5, kyselinu akrylovou a metakrylovou a rozpustné barviva, v jednotlivých množstvích do 2 % hmot.