CZ20002853A3

CZ20002853A3 - Celulosovou látku obsahující nátěrový prostředek a jeho použití v lacích

Info

Publication number: CZ20002853A3
Application number: CZ20002853A
Authority: CZ
Inventors: Lutz Hoppe; Hans-Günter Poersch-Panke; Klaus Nachtkamp
Original assignee: Wolff Walsrode Ag
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2001-03-14
Also published as: TR200002274A2; ATE266066T1; EP1074590A2; KR20010030051A; TW546356B; KR100667147B1; EP1074590B1; DE50006306D1; CA2314687C; DK1074590T3; EP1074590A3; CZ301621B6; US6509396B1; CA2314687A1; DE19936634A1; JP4866499B2; JP2001049163A; BR0003356A; BR0003356B1; ES2220298T3

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nátěrových prostředků, obsahujících celulosové látky, ve formě emulse typu olej ve vodě a jejich použití v lacích.

Dosavadní stav techniky

Již dlouhou dobu se používají kombinace nitrocelulosy a alkydových pryskyřic, rozpuštěné v organických rozpouštědlech (známé pod označením NC-kombi-laky), pro lakování různých povrchů, jako je například dřevo, kovy, papír, kůže a podobně. Obsah rozpouštědla je v rozmezí 60 až 80 %.

V EP 0 076 443 je mimo jiné popsána výroba vodných emulsí nitrocelulosa-laková pryskyřice, které se mohou použít pro lakování povrchů. Tyto povrchy však mají podle DIN 68 861, část 1, 1B, nedostatečné odolnosti.

Chemicky zesítěné dvoukomponentní polyurethanové potahové prostředky s volnými polyisokyanáty jako tužidly pro pojivo jsou popsané v EP 0 358 979. Podle toho umožňují polyhydroxyakryláty jako pojivová komponenta emulgování určitých polyisokyanátů s volnými isokyanátovými skupinami, které jsou také označovány jako lakařské polyisokyanáty. Takto vznikající vodný dvoukomponentní systém vytvrzuje na zesítěné filmy. Lakařské polyisokyanáty jsou oligomerní ··· · · · · ···· • · · · · · ·· · · ·· · ···· ·· · · · · · deriváty, obsahující biuretové, urethanové, uretdionové a/nebo isokyanátové skupiny dobře dostupných monomerů nebo jednoduchých diisokyanátů, obzvláště hexamethylendiisokyanátu (HDI). Lakařské polyisokyanáty, používané podle EP 0 358 979 , mají viskositu při teplotě 23 °C až 1000 mPa.s a mají střední NCO-funkcionalitu 2,2 až 5 .

Va spise DE-A 4 226 243 je popsán vodný dvoukomponentní potahový prostředek na basi polyisokyanátů a samoemulgujících mastnými kyselinami modifikovaných polyesterů a polyurethanů. Také spis EP-A 0 496 205 popisuje vodné kombinace pojiv na basi polyisokyanátů a samoemulgujících polyesterových pryskyřic, majících urethanové, karboxylové a hydroxylové skupiny. Ve spise DE 3 122 030 jsou popsané potahové komposice z polyisokyanátů a vodou ředitelných alkydových, melaminových a akrylových praskyřic, které obsahují ještě s vodou mísitelné rozpouštědlo.

Nevýhodou těchto výše popsaných vodou ředitelných dvoukomponentních pojiv je nízký dosažitelný obsah pevné látky, relativně nízká varná hodnota a krátká doba zpracovatelnosti .

Nevýhody dvoukomponentních potahových prostředků na basi polyesterových pryskyřic majících hydroxylové skupiny (alkydové pryskyřice nebo akryláty) jsou všeobecně známé krátké doby zpracovatelnosti a dlouhé doby schnutí. Zabudování nitrocelulos s obsahem dusíku 10,7 až 12,6 % zlepšuje použití na dřevo, zkracuje dobu schnutí, zvyšuje tvrdost a zlepšuje brousitelnost.

Úkolem předloženého vynálezu tedy je potlačení nevýhod emulsí na basi NC-lakových pryskyřic, jakož i výroba a pou3 žití emulsí NC-lakových pryskyřic. Tohoto bylo dosaženo přídavkem ve vodě emulgovatelných polyisokyanátů.

··· · · · · ···· * ···· « ·· · · · · · ···· ·· · ····

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu jsou vodné emulse typu olej ve vodě, které jako pojivo obsahují alespoň jednu celulosovou látku a lakařskou pryskyřici mající hydroxylová skupiny a dodatečně ve vodě emulgovatelný polyisokyanát, vytvořené z :

a)	5,0	až	50	%	hmotnostních	celulosové látky,
b)	5,0	až	50	%	hmotnostních	jedné nebo více lakařských
						pryskyřic, obsahujících hyd-
						roxylové skupiny,
c)	2,0	až	25	%	hmotnostních	jednoho nebo více polyiso-

kyanátů s více než jednou volnou isokyanátovou skupinou ,

d)	10,0 až 65 % hmotnostních	vody
e)	0,5 až 30 % hmotnostních	změkčovadla,
f)	0,0 až 20 % hmotnostních	emulgátorů a
g)	0,0 až 45 % hmotnostních	alespoň jednoho organického

rozpouštědla, přičemž suma a) až g) je vždy 100 % hmotnostních, • · · «>

• ♦ · · ···· ·· · ···· jejichž podstata spočívá v tom, že hmotnostní poměr celulosová látka : lakařská pryskyřice, obsahující hydroxylové skupiny činí 1 : 5 až 5 : 1 a poměr ekvivalentů hydroxylových skupin (z lakažské pryskyřice) k NCO-skupinám činí : 0,05 až 1 : 5 .

Jako celulosové látky jsou vhodné výhodně estery celulosy, obzvláště nitrocelulosa, všech stupňů viskosity, nebo plastifikovaná nitrocelulosa nebo jejich směsi. Zcela obzvláště vhodná je nitrocelulosa, například obvyklé kvality kolodiové vlny, to znamená ester nitrátu celulosy s obsahem dusíku 10,7 až 12,6 % hmotnostních.

Další použitelné celulosové látky jsou acetobutyrát celulosy a acetopropionát celulosy různých stupňů viskosity a substituce. Jako lakařské pryskyřice se mohou použít obvyklé lakařské pryskyřice, když tyto obsahují s isokyanáty reaktivní skupiny, jako je například -OH , -COOH , -NH2 , -CONH2 . Obvyklé lakařské pryskyřice jsou například alkydové pryskyřice, pryskyřice na basi kyseliny maleinové, fenolové, formaldehydové, xylen-formaldehydové, ketonové, sulfonamidové, aldehydové, aminové a epoxidové pryskyřice, pryskyřice na basi esterů kyseliny karbamidové, kumaron-indenové pryskyřice, pryskyřice na basi esterů sacharosy, vinylové a akrylátové pryskyřice a jejich kopolymerní pryskyřice .

Je výhodné, když lakařské pryskyřice, obsahující hydroxylové skupiny, mají hydroxylové číslo v rozmezí 20 až 200 mg KOH/g .

Jako změkčovadla se mohou použít obvyklá změkčovadla, jako jsou například estery alifatických monokarboxylových

kyselin, výhodně se 2 až 18 uhlíkovými atomy, jako je cetylacetát, glykoldiacetát, stearáty a ricinolacetáty, dikarboxylových kyselin, jako je například dioktyladipát, dimethylcyklohexylmethyladipát a dibutylsebakát, aromatických dikarboxylových kyselin, jako je například dibutylftalát , dioktylftalát a dicyklohexylftalát, alifatických trikarboxylových kyselin, výhodně s 8 uhlíkovými atomy, aromatických dikarboxylových kyselin a jednomocných alkoholů se 2 až 10 uhlíkovými atomy, dvoojmocných alkoholů se 2 až 6 uhlíkovými atomy a trojmocných alkoholů se 3 uhlíkovými atomy, nebo estery anorganických kyselin, jako je například tributylfosfát a trifenylfosfát, estery kyseliny citrónové s alkoholy s 1 až 5 uhlíkovými atomy, které dodatečně mohou být zreagované s monokarboxylovými kyselinami s 1 až 4 uhlíkovými atomy, dále sulfonamidy, oleje, jako je ricinový olej a lněný olej a alkoxylační produkty uvedených sloučenin, jako jsou například ethoxylované ricinové oleje a sojové oleje, stearáty a estery kyseliny fosforečné.

Jako anionaktivní emulgátory je možno dále uvést dvoj sodné soli derivátů kyseliny sulfojantarové ethoxylovaných nonylfenolů.

Jako emulgátory je možno popřípadě použít anionaktivní emulgátory, například alkylarylsulfonáty s dlouhým řetězcem, jako je dodecylbenzensulfonát nebo butylnaftalensulfonát, alkylsulfáty, jako je laurylalkoholsulfát nebo stearylalkoholsulfát, estery kyseliny sulfojantarové, jako je dioktyldinatriumsukcinát, nebo neionogenní emulgátory, jako je oktylfenoloxethylát nebo nonylfenoloxethylát.

Jako rozpouštědla jsou použitelná obvyklá organická rozpouštědla, pokud je v nich rozpustná celulosová látka ··· · » · · · · · · • · · · · · ·· · · · · · • · · · ·· · ···· a lakařská pryskyřice.

U polyisokyanátů se jedná o libovolné organické polyisokyanáty s alifaticky, cykloalifaticky, aralifaticky a/nebo aromaticky vázanými, volnými isokyanátovými skupinami, které jsou při teplotě místnosti kapalné. Obzvláště výhodně se jedná u polyisokyanáty o polyisokyanáty nebo směsi polyisokyanátů s výhradně alifaticky a/nebo cykloalifaticky vázanými isokyanátovými skupinami s NCO-funkcionalitou (střední) 1,8 až 5,0 .

Pokud je to potřebné, mohou se používat polyisokyaníty ve směsi s nepatrným množstvím inertních rozpouštědel, aby se snížila viskosita.

Vhodné jsou například lakařské polyisokyanáty na basi hexamethylendiisokyanátu nebo l-isokyanáto-3,3,5-trimethyl-5-isokyanátomethyl-cyklohexanu (IPDI) a/nebo bis-(isokyanátocyklohexyl)-methanu, obzvláště takové, které jsou výhradně na basi hexamethylendiisokyanátu. Pod pojmem lakařské polyisokyanáty na basi těchto diisokyanátů se rozumí o sobě deriváty těchto diisokyanátů, obsahující biuretové, urethanové, uretdionové a/nebo isokyanátové skupiny.

U podle předloženého vynálezu rovněž vhodných, avšak méně výhodných aromatických polyisokyanátů se jedná obzvláště o lakařské polyisokyanáty na basi 2,4-diisokyanátotoluenu nebo jeho technických směsí se 2,6-diisokyanátotoluenem nebo na basi 4,4-diisokyanátodifenylmethanu, popřípadě jeho směsí s jeho isomery a/nebo vyššími homology. Takovéto lakařské polyisokyanáty jsou například urethanové skupiny mající isokyanáty, jaké se získají reakcí přebyteč7 • ♦ · ···· · • ···· » ·· · · • ·· ··· · ····· ···· ·· · · něho množství 2,4-diisokyanátotoluenu s vícemocnými alkoholy, jako je trimethylolpropan. Další aromatické lakařské polyisokyanáty jsou například trimery příkladně uváděných monomerních diisokyanátů, to znamená odpovídající isokyanátoisokyanuráty.

V zásadě možné je samozřejmě také použití nemodifikovaných polyisokyanátů příkladně uváděných druhů.

polyisokyanátové komponenty mohou jinak sestávat z libovolných směsí příkladně uváděných polyisokyanátů.

Velmi dobře vhodné jsou také hydrofilisované polyisokyanáty výše uváděných základních produktů, které se dají lehce emulgovat ve vodě.

Emulse nátěrového prostředku se získají tak, že se k emulsi z celulosové látky, hydroxylové skupiny obsahující lakařské pryskyřici, změkčovadel a popřípadě jednoho nebo více rozpouštědel za míchání přidá polyisokyanát. Lepší emulgace polyisokyanátů se dosáhne, když se polyisokyanát rozpustí, popřípadě zředí, ve vhodném rozpouštědle, jako je například methoxypropylacetát, a potom se přidá k lakové emulsi.

Dalším předmětem předloženého vynálezu je použití emulsí nátěrových prostředků podle předloženého vynálezu v lacích pro zpracování povrchu dřeva, kovů, papíru, kůže nebo plastů.

Vždy podle oblasti použití (například lakování dřeva, plastů, kovů, kůže, skla a folií) je možno do emulse přidat další známá organická rozpouštědla, přičemž by se neměla • · • * « · · · • · · · · · přestoupit koncentrace rozpouštědel 25 % , vztaženo na konečný lakový přípravek.

Viskosita se může pro požadované aplikace nastavit buď vodou nebo přídavkem ve vodě rozpustného zahušťovadla na basi například polyurethanů, celulosy, guaru, škrobu a podobně .

Dále se mohou do emulse, výhodně do vodné fáze, přidat také takové látky, které zlepšují zpracovatelnost nebo provozně technické vlastnosti, jako jsou například kluzné prostředky, prostředky pro zlepšení lesku, prostředky zamezující pěnění, prostředky pro zlepšení brousitelnosti, prostředky pro zlepšení rozlivu, stabilisátory, prostředky pro ochranu proti působení světla, barviva, pigmenty, plnidla a/nebo pro laky obvyklá aditiva.

Vodné emulse nátěrových prostředků, vyrobené podle předloženého vynálezu, mají velmi dobrý rozliv, vysoký lesk a dlouhou zpracovatelnost. V souladu s použitím formulovaného lakového přípravku se může dosáhnout například výborné odolnosti proti alkoholu a vodě.

Příklady provedení vynálezu

Vyrobí se emulse NC-alkydové pryskyřice podle EP-PS 0 076 443 , jejichž stavba je patrná z následující tabulky:

Tabulka

	Nitrocel- 1 i 1) lulosa Normtyp E 24 [g]	Alkydová prysky- řice tg]	Emul- gátory [g]	Di- butyl- ftalát [g]	MPA •k tg]	voda [gl	poměr NC Alkyd	obsah pevné látky [%]	doba výtoku {21°C) DIN-4- nádobka [s]
Emulse 1	277,8	425,6 ²¹	63, 0	42,0	57,0	623, 7	1:1,72	38	17,0
Emulse 2	121, 9	283,7 ²⁾	28,0	18,7	25,3	359,5	1:2,6	38	16, 0
Emulse 3	91,5	283,7 ²⁾	21,0	14,0	19, 0	331,0	1:3,4	38	14,0
Emulse 4	121, 9	329, 6 ²⁾	28,0	18,7	15,3	329, 5	1:2,6	38	20,0

' použito jako vodou zvlhčená nitrocelulosa: 65 % nitrocelulosy se 35 % vody, obsah 12,1 % hmotnostních byla použita hydroxylové skupiny obsahující alkydová pryskyřice, vyrobená podle příkladu 1 NL-přihlášky 1 008 777 jako 70% alkydová pryskyřice v butylacetátu (hydroxylové číslo = 145 ng KOH/g) byla použita hydroxylové skupiny obsahující alkydová pryskyřice Halwftal B 32 firmy Hiittenes-Alberts Lackrohstoff GmbH jako 60% alkydová pryskyřice, rozpuštěná v butylacetátu (obsah hydroxylových skupin:

2,4 %) * 1 ⁷ MPA = methoxypropylacetat.

Do vodné emulse NC-alkydové pryskyřice se vmíchaj i ve vodě emulgovatelné polyisokyanáty ve formě 70% roztoku polyisokyanátu v methoxypropylacetátu. Poměry jsou uvedené v následující tabulce.

I» ·

I» · · ·

Tabulka

	Emulse 1 [g]	Emulse 2 [g]	Emulse 3 [g]	Emulse 4 [g]	Polyisokyanát (70 %) tg]	poměr OH(Alkyd) NCO	doba zpraco- vatel- nosti
Příklad 1	200	-	-	-	34,9	2)	1	: 0,77	24	h
Příklad 2	—	200	—		60,6	1)	1	: 1	24	h
Příklad 3	—	-	200	-	62,2	1)	1	: 1	> 10	dnů
Příklad 4	—	—	-	200	15,2	1)	1	: 0,5	> 10	dnů

byl použit hydrofilní alifatický polyisokyanát na basi hexamethylendiisokyanátu s obsahem NCO 16,0 % a s viskositou při teplotě 23 °C 3,700 mPa.s (obchodní produkt 3100 firmy Bayer^ AG) byl použit obchodní produkt Basonat P LR 8878 firmy BASF AG, obsah NCO 17,2 % , viskosita při teplotě 23 °C 4,473 mPa.s.

Ke 100 g emulse se před přídavkem isokyanátu přidá :

Srovnávací příklad 1 (Emulse 1 bez pozdějšího přídavku isokyanátu)	6,0 g Butylglykolacetát
Příklad 1	6,0 g Butylglykolacetát
Příklad 2	4,0 g Butylglykolacetát
Příklad 3	12,0 g Butylglykolacetát
Příklad 4	8,0 g Butylglykolacetát

Emulse se nanesou pomocí 120 pm rakle jako základní a vrchní lak na dřevo. Základ se suší při teplotě 50 °C, brousí se a lakuje se vrchním lakem. podle DIN 68 861, část 1, 1B, se suší po dobu 7 dnů při teplotě 50 °C , potom se skladuje po dobu 24 hodin při teplotě místnosti a potom se zjišťuje odolnost vůči vodě, ethylalkoholu a acetonu.

Pro srovnání se odpovídajícím způsobem zkouší emulse 1 (bez zesítění isokyanátem). Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce.

Tabulka

	Voda	Ethanol	Aceton
Srovnávací příklad 1	2	4	5
Příklad 1	0	0	0
Příklad 2	0	0	0
Příklad 3	0	0	0
Příklad 4	0	0	0

Or

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY > · · · · * · · · · ·· · · ·· ·· ·· *«

1. Celulosovou látku obsahující emulse nátěrového prostředku typu olej ve vodě, získatelná z :

a)

5,0 až

50 % hmotnostních celulosové látky,

b)

5,0 až

50 % hmotnostních jedné nebo více lakařských pryskyřic, obsahujících hydroxylové skupiny,

c)
2,0 až

25 % hmotnostních jednoho nebo více polyisokyanátů s více než jednou volnou isokyanátovou skupinou ,

d)

e)

f)

g)

10,0 až 65 % hmotnostních vody

0,5 až 30 % hmotnostních změkčovadla, 0,0 až 20 % hmotnostních emulgátorů a 0,0 až 45 % hmotnostních alespoň jednoho organického rozpouštědla,

přičemž suma a) až g) vyznačuj ící hydroxylových skupin z činí 1 : 0,05 až 1 : 5 je vždy 100 % hmotnostních, se ΐ í m , že hmotnostní poměr lakařské pryskyřice k NCO-skupinám

2.

Emulse nátěrového prostředku podle nároku 1 • · * · « · r · · * vyznačující se tím, že hmotnostní poměr celulosové látky k hydroxylové skupiny obsahující lakařské pryskyřici činí 1 : 5 až 5 : 1 .

•
3. Emulse nátěrového prostředku podle nároku 1 nebo 2 , ’ vyznačující se tím, že celulosovou látkou * je nitrocelulosa.
4. Použití emulse nátěrového prostředku podle některého z nároků 1 až 3 v emulsích lakařských pryskyřic pro povrchové zpracování dřeva, kovů, papíru, plastů, kůže nebo skla.