CS218499B1 - Nenasycsné polyesterové nátěrové hmoty na dřevěné a celulózová podklady - Google Patents

Abstract

Vynález se týká nenasycených polyesterových nátěrových hmot odolných proti nízkým teplotám a střídání teplot a určených k povrchové úpravě dřevěných a celulózových podkladů zejména při výrobě nábytku a hudebních nástrojů. Pojivovou složku nátěrových hmot tvoří nenasycený polyester o specifikovaném čísle kyselosti, hydroxylovém čísle a molárním poměru nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin či jejich anhydridů. 25 až 45 mol. % nasycených kyselých složek představuje kyselina adipová. Dalšími komponentami nátěrových hmot jsou síťující styren, parafin, příp. další specifikovaná aditiva, včetně pigmentů a plniv.

Description

Vynález se týká nenasycených polyesterových nátěrových hmot odolných proti nízkým teplotám a střídání teplot a určených k povrchové úpravě dřevěných a celulózových podkladů zejména při výrobě nábytku a hudebních nástrojů. Pojivovou složku nátěrových hmot tvoří nenasycený polyester o specifikovaném čísle kyselosti, hydroxylovém čísle a molárním poměru nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin či jejich anhydridů. 25 až 45 mol. % nasycených kyselých složek představuje kyselina adipová. Dalšími komponentami nátěrových hmot jsou síťující styren, parafin, příp. další specifikovaná aditiva, včetně pigmentů a plniv.

Vynález ee týká nenasycených polyesterových nátěrových hmot tvrditelných redukčně oxidačními systémy nebo zářením a poskytujících povlaky odolné nízkým teplotám do —70 °C.

Nenasycené polyesterové laky a emaily se běžně používají pro· povrchovou úpravu dřeva. Jedná se především o aplikace v nábytkářském průmyslu a při výrobě hudebních nástrojů.

Nanášejí se obvykle poléváním, stříkáním nebo válcem v závislosti na tvaru upravovaných podkladů. Vytvrzují se buď přídavkem redukční oxidačního systému tvořeného jednak iniciátorem typu organických peroxidů, a jednak urychlovačem na bázi organických sloučenin kobaltu či vanadu, anebo zářením s použitím fotoiniciátorů. Laky vytvrzované redukčně oxidačními systémy bývají převážně parafinického typu, laky vytvrzované zářením obvykle parafin neobsahují.

Parafinické laky se po vytvrzení nanesených nátěrů brousí a leští, a proto musí splňovat některé specifické požadavky. Musí na povrchu vytvářet hladkou a souvislou parafinickou vrstvu dobře brousitelnou a po vyleštění musí vykazovat vysoký lesk bez defektů v ploše, což vyžaduje dosažení vysoké tvrdosti nátěru při 20 i při 70 °C.

Z aplikačních důvodů se dále požaduje vysoká povrchová tvrdost, adheze k podkladu vyšší než 2 MPa, odolnost proti nízkým teplotám (obvykle do —30 °C] a proti střídání teplot od —30 do +50 °C. Těmto· podmínkám vyhovují dvouvrstvé systémy připravené kombinací laků viskoelastických a vysoce reaktivních např. podle čs. AO č. 182 860.

Vysoce reaktivní nenasycené polyestery splňují všechny požadavky kladené na nátěry, s výjimkou odolnosti proti nízkým •teplotám a proti střídání teplot. Zvýšení těchto odolností se zpravidla dosahuje použitím polyglykolů nebo jejich kombinací s alifatickými nasycenými dikarboxylovými kyselinami při syntéze polyesterů, což však •snižuje tvrdost nátěrů při vyšších teplotách a nepříznivě ovlivňuje brousitelnost a někdy i leštitelnost jejich povrchu (Mleziva J.: Polyestery, jejich výroba a zpracování, SNTL, Praha 1978, str. 454—464). Jiný způsob zvýšení odolnosti nátěrových filmů spočívá v přídavku plastifikujících nenasycených polyesterových pryskyřic připravených za použití vyššího· podílu kyseliny adipové (pat. NDR č. 129 091, 129 092). Nedostatkem těchto plastifikačních pryskyřic je jejich nepříznivý vliv na kvalitu parafinické vrstvy, brousitelnost povrchu vytvrzených nátěrů a adhezi k podkladu.

Jejich přítomnost často přispívá k odtržení vytvrzeného nátěrového filmu od podkladu při úderu. Proto se plastifikované nátěrové hmoty používají při vícevrstvém nátěrovém systému pouze pro základní vrstvu a ještě s přídavkem látek zvyšujících adhezl. V případě, že se vícevrstvé nátěrové systémy nanášejí tak, že následující vrstva se nanáší na ještě čerstvou vrstvu předcházející (tzv. způsob „mokrý do mokrého“), zvyšují tyto plastifikační pryskyřice nízkomolekulární podíl pryskyřic v systému a tím snižují maximálně jednorázově dosažitelnou tloušťku nanesené vrstvy z hlediska vzniku kvalitní parafinické vrstvy a její dobré mechanické opracovatelnosti. To je velkou nevýhodou při aplikačním nanášení laků, kde dobrá kvalita nátěrů je omezena maximálním naneseným množstvím 500 g/ /m², přičemž pro úpravu povrchu nábytku a hudebních nástrojů se obvykle vyžadují nátěry v množství 550 až 600 g/m².

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález, jehož předmětem jsou nenasycené polyesterové nátěrové hmoty na dřevěné a celulózové podklady, tvrditelné redukčně oxidačními systémy a zářením a odolné proti nízkým teplotám do —70 °C, na bázi nenasycených polyesterů, síťujících monomerů, aditiv a případně pigmentů a plniv.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že tyto nátěrové hmoty obsahují 40 až 60 hmot. dílů nenasycených polyesterů o čísle kyselosti a hydroxylovém čísle nejvýše 43 mg KOH/g, s výhodou do 28 mg KOH/g, na bázi nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin a/nebo jejich anhydridu v mol. poměru 1 : 1,3 až 3, přičemž nasycenou složku tvoří směs kyseliny ftalové a/nebo ftalanhydridu obsahující 25 až 45 mol. °/o, s výhodou 37 až 39 mol. °/o, kyseliny adipové a nenasycenou složkou je kyselina maleinová a/nebo její anhydrid, dále etylénglykolu a/nebo propylenglykolu v mol. poměru k dikarba|xylovým kyselinám 0,9 až 1,1 : 1 a terminujících sloučenin ze skupiny alifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 2 áž 3, cykloalifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkovým atomů 6 až 8 a alifatických nebo aromatických monokarboxylových kyselin s počtem uhlíkových atomů 1 až 8. ‘

Kromě uvedených nenasycených polyesterů obsahují nátěrové hmoty ještě 35 až 55 hmot. dílů styrenu, 0,05 až 0,2 hmot. dílu parafinu o teplotě měknutí 48 až 60 °C a popřípadě až 20 hmot. dílů aditiv ze skupiny zahrnující hydrochinon, trietylfosfát, diestery kyseliny maleinové a fumarové odvozené od alifatických nebo cykloalifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 2 až 8, fotoiniciátory, organická rozpouštědla typu propylalkoholů, metyletylketonu, etylacetátu, toluenu a extrakčního benzinu, pigmenty a plniva.

Předností nenasycených polyesterových nátěrových hmot podle vynálezu je ' dosažení odolnosti vytvrzených nátěrových vrstev proti střídání teplot od 30 do 80 cyklů na dýhovaných podkladech a od 80 do 100 cyklů na masívních dřevinách.

Zlom brousitelnosti laků podle vynálezu má hodnotu 20 až 30 minut, což znamená, že ve vyhřívaných vytvrzovacích tunelech je možno vystavit nanesený nátěr teplotě 50 stupňů Celsia bez následujícího zhoršení kvality parafinické vrstvy a tím i zhoršení její opracovatelnosti. Uvedená hodnota ukazatele zlomu brousitelnosti je předpokladem pro zkrácení doby průchodu nanesených vrstev vyhřívacím tunelem, takže umožňuje podstatné zkrácení doby vytvrzování nátěrů a jejich mechanické opracování ihned po vychladnutí povrchově upravených dílců. Kromě toho se při použití těchto laků technologií dvouvrstvého nanášení způsobem „mokrý do mokrého“ vytváří vyhovující kvalita parafinické vrstvy až do celkem naneseného množství 600 i více g/m². Vytvrzené nátěry si přitom zachovávají výbornou brousitelnost, čímž přispívají ke zvýšení produktivity práce při jejich konečné mechanické úpravě. Hotové nátěrové povlaky mají vysokou odolnost proti popraskání při případných deformacích podkladu způsobených zejména vlivem změny vlhkosti nebo teploty prostředí.

Nátěrové hmoty podle vynálezu patří do skupiny středně až vysoce reaktivních typů nenasycených polyesterových nátěrových hmot, což je specifikováno· poměrem mezi nasycenými a nenasycenými dikarboxylovými kyselinami, event. jejich anhydridy, použitími při syntéze nenasycených polyesterů. Typy nátěrových hmot uvedené reaktivity bez obsahu kyseliny adipové jsou velmi citlivé na střídání teplot a na nízké teploty. Poměrně úzce vymezený obsah kyseliny adipové v nátěrových hmotách podle vynálezu zachovává všechny výhodné aplikační vlastnosti, jako je reaktivita, brousiteínost a Téštitélnost, a zároveň podstatně zvyšuje odolnosti proti nízkým teplotám a proti střídání teplot hodnocenému počtem cyklů změn teploty z +50 na —30 ^CC.

Vymezení čísla kyselosti a hydroxylovéhó čísla výchozího nenasyceného polyesteru úmožňuje dosažení vysoké kvality parafinlcké vrstvy, a to i u nátěrů nanesených v množství nad 500 g/m². Hodnoty hydroxylového čísla a čísla kyselosti nenasycených polyesterů se řídí již při jejich přípravě přídavkem monofunkčních modifikujících látek, tj. jednomoených alkoholů a monokarboxylových kyselin, čímž lze současně příznivě ovlivnit i tvorbu kvalitního povrchu nátěrového filmu z nátěrových hmot na bází těchto polyesterů. Kvalita povrchu se může zlepšit také přídavkem nereaktivních rozpouštědel, která mimo· to přispívají i k dosažení vyšší adheze nátěrových vrstev k podkladu. Tato nereaktivní rozpouštědla se používají hlavně za účelem rozpuštění některých dalších aditiv nezbytných pro tento typ nátěrových hmot (parafinu, případně hydrochinonu aj.) a také k potlačení negativních vlivů některých nežádoucích látek přítomných v iniciátorech vytvrzovacích redukčně oxidačních systémů, především vody.

Příklad 1

Parafinický lak pro nanášení poléváním.

Nenasycený polyester o čísle kyselosti 20 mg KOH/g a hydroxylovém čísle 6,5 mg KOH/g styren parafin o teplotě měknutí 52/54 °C hydrochinon hmot. dílů hmot. dílů

0,08 hmot. dílu 0,002 hmot. dílu koloidní kysličník křemičitý 0,1 hmot. dílu metyletylketon 0,5 hmot. dílu isopropylalkohol 1,5 hmot. dílu extrakční benzin 0,5 hmot. dílu bis(2-etylhexyl)fumarát 0,3 hmot. dílu

Nenasycený polyester byl připraven reakcí maleinanhydridu, ftalanhydridu a kyseliny adipové s propylenglykolem a etylénglykolem v mol. poměru kyselých a hydroxylových složek 1,05 :1. Nasycené a nenasycené kyselé složky byly použity v mol. poměru 1 : 1,7, přičemž nasycené kyselé složky obsahovaly 37 mol. % kyseliny adipové. Mol. poměr propylenglykolu a etylénglykolu byl 4 : 1. Jako terminujících látek bylo použito 3 hmot. % cyklohexanolu a 0,3 hmot. % kyseliny benzoové (vztaženo na hmotnost polyesteru).

Lak má při 20 °C konzistenci 60 s (ČSN 67 3013], mísitelnost se styrenem 85 °/o, dobu želatinace nátěru při 23 °C 15 minut, dobu nemazatelnosti parafinové vrstvy při 23 stupních Celsia 65 minut. Povrchová tvrdost vy tvrzeného nátěru měřená tužkami je po expozici 5 dnů při 50 °C více než 13, brousitelnost stupně 1. Odolnost vytvrzeného nátěru naneseného na mahagonové dýze v množství 550 g/m² je při —70 °C 1 h. Adheze k javorovému dřevu činí 4 MPa.

Příklad 2

Vysoce reaktivní polyesterový lak tvrditelný redukčně oxidačními systému a zářením.

Nenasycený polyester o čísle kyselosti mg KOH/g a hydroxylovém čísle mg KOH/g 40 hmot. dílů styren 38 hmot. dílů parafin o teplotě měknutí

52/58 °C 0,07 hmot. dílu

2’% roztok hydrochinonu v etylacetátu 0,4 hmot. dílu

Isopropylalkohol 1,0 hmot. dílu trietylfosfát 0,5 hmot. dílu

Nenasycený pely ester byl připraven reakcí maleinanhydridu, ftalanhydridu a kyseliny adipové s propylenglykolem v mol. poměru

0,95 : 1, nasycené a nenasycené kyselé složky použity v mol. poměru 1 : 2,45. Obsah kyseliny adipové v nasycených kyselých složkách byl 42 mol. °/o. Jako terminujících látek bylo použito 1 hmot. % 2-etylhexylalkoholu, 5 hmot. % cyklohexanolu, 0,1 hmot. proč. kyseliny octové a 0,3 hmot. kyseliny salicylové (vztaženo na hmotnost polyesteru ).

Lak má neomezenou mísitelnost se styrenem, konzistenci při 20 °C 55 s, dobu želatinace nátěru 9,5 minut při 23 °C. Kvalita parafinové vrstvy je stupně J 1—2, brousitelnost vytvrzeného nátěru stupně 1. Tvrdost kyvadlovým přístrojem (ČSN 67 3076] po· 1 dnu po nanesení nátěru 36 % měřeno při 23 °C, 30 % při 70 °C, po 5 dnech po nanesení nátěru při uchovávání při teplotě 50 °G je tvrdost 58 % měřeno při 23 °C. Nátěr má po vyleštění při povrchové teplotě 55 °C vysoký lesk, nevykazuje propadání. Při narušení kruhovým úderem nepraská až do teploty —70 °C. V případě, že se lak použije pro podkladovou vrstvu a vytvrzuje se zářením, přidá se navíc 0,1 hmot. dílu fotoiniciátoru typu benzoinéterů.

Příklad 3

Bílý polyesterový email.

Složení nátěrové hmoty jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že množství parafinu je 0,12 hmot. dílu a navíc se přidá 0,8 hmot. dílu trietylfosfátu a 10 hmot. dílů titanové běloby.

Použitý nenasycený polyester byl připraven z nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin ve vzájemném mol. poměru 1 : 3, přičemž směs nasycených kyselin a derivátů kyselin (ftalanhydridu a kyseliny adipové) obsahovala 25 mol. % kyseliny adipové.

Vlastnosti nátěrů jsou shodné s vlastnostmi uvedenými v příkladu 1.

Claims (1)

1. pRedmEt

   Nenasycené polyesterové nátěrové hmoty na dřevěné a celulózové podklady, tvrditelné redukčně oxidačními systémy a zářením a odolné proti nízkým teplotám do —70 stupňů Celsia, na bázi nenasycených polyesterů, síťujících monomerů, aditiv a případně pigmentů a plniv, vyznačující se tím, že obsahují 40 až 60 hmot. dílů nenasycených polyesterů o čísle kyselosti a hydroxylovém čísle do 43 mg KOH/g, s výhodou do 28 mg KOH/g, na bázi nasycených a nenasycených dikarboxylových kyselin a/nebo jejich anhýdridů v mol. poměru 1 : 1,3 až 3, přičemž· nasycenou složku tvoří směs kyseliny ftalové a/nebo ftalanhydridu obsahující 25 až 45 mol. %, s výhodou 37 až 39 .mol. %, kyseliny adipové a nenasycenou složkou jo kyselina maleinová a/nebo její anhydrid, dále etylénglykolu a/nebo propylenglykolu v mol. poměru k dlkarboxylovynalezu vým kyselinám 0,9 až 1,1 : 1 a terminujících sloučenin ze skupiny alifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 2 až 3, cykloalifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 6 až 8 a alifatických nebo aromatických monokarboxylových kyselin s počtem uhlíkových atomů 1 až 8, 35 až 55 hmot. dílů styrenu, 0,05 až 0,2 hmot. dílu parafinu o teplotě měknutí 48 až 60 °C a popřípadě až 20 hmot. dílů aditiv ze skupiny zahrnující hydrochinon, trietylfosfát, diestery kyseliny maleinové a fumarové odvozené od alifatických nebo cykloalifatických jednomocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 2 až 8, fotoiniciátory, organická rozpouštědla typu propylalkoholů, metyletylketonu, etylacétátu, toluenu a extrakčního benzinu, pigmenty a plniva. __