CZ301621B6

CZ301621B6 - Celulózovou látku obsahující náterový prostredek a jeho použití v lacích

Info

Publication number: CZ301621B6
Application number: CZ20002853A
Authority: CZ
Inventors: Hoppe@Lutz; Poersch-Panke@Hans-Günter; Nachtkamp@Klaus
Original assignee: Dow Global Technologies Inc.
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2010-05-05
Also published as: CA2314687C; TW546356B; US6509396B1; BR0003356A; BR0003356B1; DK1074590T3; EP1074590A3; KR20010030051A; DE50006306D1; TR200002274A2; KR100667147B1; CA2314687A1; EP1074590B1; ATE266066T1; EP1074590A2; JP2001049163A; JP4866499B2; ES2220298T3; DE19936634A1; CZ20002853A3

Abstract

Rešení se týká celulózovou látku obsahující emulze náterového prostredku typu olej ve vode, získatelné z: a) 5,0 až 50 % hmotnostních celulózové látky, b) 5,0 až 50 % hmotnostních jedné nebo více lakarských pryskyric, obsahujících hydroxylové skupiny, c) 2,0 až 25 % hmotnostních jednoho nebo více polyisokyanátu s více než jednou volnou isokyanátovou skupinou, d) 10,0 až 65 % hmotnostních vody, e) 0,5 až 30 % hmotnostních zmekcovadla, f) 0,0 až 20 % hmotnostních emulgátoru a g) 0,0 až 45 % hmotnostních alespon jednoho organického rozpouštedla, pricemž suma a) až g) je vždy 100 % hmotnostních a hmotnostní pomer hydroxylových skupin z lakarské pryskyrice k NCO-skupinám ciní 1 : 0,05 až 1 : 5.

Description

Celulózovou látku obsahující nátěrový prostředek a jeho použiti v lacích

Oblast techniky

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

io Dosavadní stav techniky

Již dlouhou dobu se používají kombinace nitrocelulózy 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 is 60 až 80%.

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

Chemicky zesílené dvoukomponentní polyurethanové potahové prostředky s volnými polyizokyanáty jako tužidly pro pojivo jsou popsané v EP 0 358 979. Podle toho umožňují polyhydroxyakryláty jako pojivová komponenta emulgování určitých polyizokyanátů s volnými izokyanátovými skupinami, které jsou také označovány jako lakařské polyizokyanáty. Takto vznikající vodný dvoukomponentní systém vytvrzuje na zesílené filmy. Lakařské polyizokyanáty jsou oligomemf deriváty, obsahující biuretové, urethanové, uretdionové a/nebo izokyanátové skupiny dobré dostupných monomerů nebo jednoduchých diizokyanátů, obzvláště hexamethylendiizokyanátu (HDI). Lakařské polyizokyanáty, používané podle EP 0 358 979, mají viskositu pří teplotě 23 °C až 1000 mPa.s a mají střední NCO-funkcionalitu 2,2 až 5.

Ve spise DE-A 4 226 243 je popsán vodný dvoukomponentní potahový prostředek na bázi polyizokyanátů a samoemulgujících mastnými kyselinami modifikovaných polyesterů a polyurethanů. Také spis EP-A 0 496 205 popisuje vodné kombinace pojiv na bázi polyizokyanátů a samoemulgujících polyesterových pryskyřic, majících urethanové, karboxylové a hydroxylové skupi35 ny. Ve spise DE 3 122 030 jsou popsané potahové komposice z polyizokyanátů a vodou ředitelných alkydových, melaminových a akrylových pryskyřic, které obsahují ještě s vodou mísitelné rozpouštědlo.

Nevýhodou těchto výše popsaných vodou ředitelných dvoukomponentních pojiv je nízký dosaží40 telný obsah pevné látky, relativně nízká varná hodnota a krátká doba zpracovatelnosti.

Nevýhody dvoukomponentních potahových prostředků na bázi polyesterových pryskyřic majících hydroxylové skupiny (alkydové pryskyřice nebo akryláty) jsou všeobecně známé krátké doby zpracovatelnosti a dlouhé doby schnutí. Zabudování nitrocelulóz 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 emulzí na bázi NC-lakových pryskyřic, jakož i výroba a použití emulzí NC-lakových pryskyřic. Tohoto bylo dosaženo přídavkem ve vodě emulgovatelných polyizokyanátů.

-1CZ 301621 B6

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu jsou vodné emulze typu olej ve vodě, které jako pojivo obsa5 hují alespoň jednu celulózovou látku a lakařskou pryskyřici mající hydroxylové skupiny a dodatečně ve vodě emulgovatelný polyizokyanát, vytvořené z:

a) 5,0 až 50 % hmotnostních celulózové látky, io b) 5,0 až 50 % hmotnostních jedné nebo více lakařských pryskyřic, obsahujících hydroxylové skupiny,

c) 2,0 až 25 % hmotnostních

d) 10,0 až 65 % hmotnostních

e) 0,5 až 30 % hmotnostních

f) 0,0 až 20 % hmotnostních

g) 0,0 až 45 % hmotnostních jednoho nebo více póly izokyanátu s více než jednou volnou izokyanátovou skupinou, vody, změkčovadla, emulgátorů a alespoň jednoho organického rozpouštědla, přičemž suma a) až g) je vždy 100 % hmotnostních, jejíchž podstata spočívá v tom, že hmotnostní poměr celulózové látka: lakařská pryskyřice, obsahující hydroxylové skupiny činí 1 : 5 až 5 : 1 a poměr ekvivalentů hydroxylových skupin (z lakařské pryskyřice) kNCO-skupinám činí 1 : 0,05 až 1 : 5.

Jako celulózové látky jsou vhodné výhodně estery celulózy, obzvláště nitrocelulóza, všech stupňů viskosity, nebo plastifikovaná nitrocelulóza nebo jejich směsi. Zcela obzvláště vhodná je nitrocelulóza, například obvyklé kvality kolodiové vlny, to znamená ester nitrátu celulózy s obsa30 hem dusíku 10,7 až 12,6 % hmotnostních.

Další použitelné celulózové látky jsou acetobutyrát celulózy a acetopropionát celulózy různých stupňů viskosity a substituce. Jako lakařské pryskyřice se mohou použít obvyklé lakařské pryskyřice, když tyto obsahují s izokyanáty reaktivní skupiny, jako je například -OH, -COOH, -NH₂,

-CONH₂. Obvyklé lakařské pryskyřice jsou například alkydové pryskyřice, pryskyřice na bázi kyseliny maleinové, fenolové, formaldehydové, xylen-formaldehydové, ketonové, sulfonamidové, aldehydové, aminové a epoxidové pryskyřice, pryskyřice na bázi esterů kyseliny karbamidové, kumaron-in-denové pryskyřice, pryskyřice na bázi esterů sacharosy, vinylové a akrylátové pryskyřice ajejich kopolymemí 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, dimethyl cyklohexyl methy ladipát 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, dvojmocných alkoholů se 2 až 6 uhlíkovými atomy a trojmocných alkoholů se 3 uhlíkovými atomy, nebo estery anorganických kyselin, jako je například tributy 1fosfát 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,

-2CZ 301621 B6 dále sulfonamidy, oleje, jako je ricinový olej a lněný olej a alkoxy lační 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, alkyl10 sulfáty, 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 celulózová látka a lakarská pryskyřice.

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

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

Vhodné jsou například „lakařské polyizokyanáty“ na bázi hexamethylendiizokyanátu nebo 1izokyanáto-3,3,5-tri-methyI-5-izokyanátomethyl-cyklohexanu (IPDI) a/nebo bis-(tzokyanátocyklohexylf-methanu, obzvláště takové, které jsou výhradně na bázi hexamethylendiizokyanátu. Pod pojmem „lakařské polyizokyanáty“ na bázi těchto diizokyanátů se rozumí o sobě deriváty těchto diizokyanátů, obsahující biuretové, urethanové, uretdionové a/nebo izokyanátové skupiny.

U podle předloženého vynálezu rovněž vhodných, avšak méně výhodných aromatických polyizokyanátů se jedná obzvláště o „lakařské polyizokyanáty“ na bázi 2,4-diízokyanáto-toluenu nebo jeho technických směsí se 2,6-diizokyanáto-toluenem nebo na bázi 4,4-diizokyanátodi35 fenylmethanu, popřípadě jeho směsí s jeho isomery a/nebo vyššími homology. Takovéto lakařské polyizokyanáty jsou například urethanové skupiny mající izokyanáty, jaké se získají reakcí přebytečného množství 2,4-diizokyanátotoluenu s vícemocnými alkoholy, jako je trimethylolpropan. Další aromatické lakařské polyizokyanáty jsou například trimery příkladně uváděných monomemích diizokyanátů, to znamená odpovídající izokyanátoizokyanuráty.

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

Póly izokyanátové komponenty mohou jinak sestávat z libovolných směsí příkladně uváděných polyizokyanátů.

Vhodné jsou také hydrofilizované polyizokyanáty výše uváděných základních produktů, které se dají lehce emulgovat ve vodě.

so Emulze nátěrového prostředku se získají tak, že se k emulzi z celulózové látky, hydroxylové skupiny obsahující lakařské pryskyřice, změkčovadla a popřípadě jednoho nebo více rozpouštědel za míchání přidá polyizokyanát. Lepší emulgace polyizokyanátů se dosáhne, když se polyizokyanát rozpustí, popřípadě zředí, ve vhodném rozpouštědle, jako je například methoxypropylacetát, a potom se přidá k lakové emulzi.

-3CZ 301621 B6

Dalším předmětem předloženého vynálezu je použití emulzí 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 fólií) je možno do 5 emulze 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 bázi například polyurethanů, celulózy, guaru, škrobu a podobně.

io

Dále se mohou do emulze, 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 brousítelnosti, prostředky pro zlepšení rozlivu, slabil i sátory, prostředky pro ochranu proti působení světla, barviva, i5 pigmenty, plnidla a/nebo pro laky obvyklá aditiva.

Vodné emulze 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 provedeni vynálezu

Vyrobí se emulze NC-alkydové pryskyřice podle EP-PS 0 076 443, jejichž stavba je patrná 25 z následující tabulky:

Tabulka

	Nitrocel- luloza ¹¹ Normtyp E 24 (QJ	Alkydová prysky- řice ígl	Emul- gátory tg]	Di- butyl- ftalát [gl	MPA * tg]	voda fgJ	poměr NC Alkyd	obsah pevné látky [%)	doba výtoku (21^eC) DIN-4- nádobka . ts]
Emulze 1	277,8	425, 6	63,0	42,0	57,0	623,7	1:1,72	38	17,0
Emulze 2	121,9	283,7 ²⁾	28,0	18,7	25,3	359,5	1:2,6	38	16,0
Emulze 3	91,5	283,7 ^2>	21,0	14,0	19,0	331,0	1:3,4	38	14,0
Emulze 4	121,9	329, 6 ²¹	28,0	18,7	15,3	329,5	1:2,6	38	20,0

1) použito jako vodou zvlhčená nitrocelulóza: 65 % nitrocelulózy se 35 % vody, obsah N₂ : 12,1 % hmotnostních

2) 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)

-4CZ JU10ZI BO

3) byla použita hydroxylové skupiny obsahující alkydová pryskyřice „Halwftal B 32“ firmy

Hiittenes-Alberts Lackrohstoff GmbH jako 60% alkydová pryskyřice, rozpuštěná v butyIacetátu (obsah hydroxylových skupin: 2,4 %)

*) MPA = methoxypropylacetát.

Do vodné emulze NC-alkydové pryskyřice se vmíchají ve vodě emulgovatelné polyizokyanáty ve formě 70% roztoku polyizokyanátů v methoxypropylacetátu. Poměry jsou uvedené v následující tabulce.

Tabulka

	Emulze 1 tg]	Emulze 2 tg]	Emulzs 3 tg]	Emulze 4 tg]	Polyizokyanát (70 %) [g]	poměr OH(Alkyd) NCO	doba zpraco- vatel- nosti
Příklad 1	200	-	-	-	34,9	1 : 0,77	24 h
Přiklad 2	-	200	-	-	60,6 ¹¹	1 : 1	24 h
Příklad 3	-	-	200	-	62,2 ¹¹	Ϊ : 1	> 10 dnů
Příklad 4	-	-	—	200	15,2 ^l)	1 : 0,5	> 10 dnů

1) byl použit hydrofilní alifatický polyizokyanát na bázi hexamethylendiizokyanátu s obsahem NCO 16,0 % a s viskositou při teplotě 23 °C 3,700 mPa.s (obchodní produkt 3100 firmy Bayei^AG)

2) 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 emulze se před přídavkem izokyanátu přidá:

Srovnávací příklad 1 (Emulze 1 bez pozdějšího přídavku izokyanátu)	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

Emulze 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 l, 1B, se suší po dobu 7 dnů při teplotě 50 °C, potom se skladuje po dobu 24 hodin pri teplotě místnosti a potom se zj išťuje odolnost vůči vodě, ethylalkoholu a acetonu.

Pro srovnání se odpovídajícím způsobem zkouší emulze 1 (bez zesílení izokyanátem). Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce.

-5CZ 301621 B6

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

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vodná celulózovou látku obsahující emulze nátěrového prostředku typu olej ve vodě, získalo telnáz:

a) 5,0 až 50 % hmotnostních celulózové látky,

b) 5,0 až 50 % hmotnostních jedné nebo více lakařských pryskyřic, obsahujících hydroxylové skupiny,

c)
2,0 až 25 % hmotnostních jednoho nebo více polyizokyanátů s více než jednou volnou izokyanátovou skupinou,

20 d) 10,0 až 65 % hmotnostních e) 0,5 až 30 % hmotnostních 0 0,0 až 20 % hmotnostních

g) 0,0 až 45 % hmotnostních vody, změkčovadla, emulgátorů a alespoň jednoho organického rozpouštědla,

25 přičemž suma a) až g) je vždy 100 % hmotnostních, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr hydroxylových skupin z lakařské pryskyřice k NCO-skupinám činí 1 : 0,05 až 1:5a přičemž polyizokyanátová komponenta c) byla přidána za míchání k vodné lakařské emulzi z ostatních komponent.

30 2. Emulze nátěrového prostředku podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr celulózové látky k hydroxylové skupině obsahující lakařské pryskyřice Činí 1 : 5 až 5 : 1.
3. Emulze nátěrového prostředku podle nároku 1 nebo2, vyznačující se tím, že 35 celulózovou látkou je nitrocelulóza.
4. Použití emulze nátěrového prostředku podle některého z nároků 1 až 3 v emulzích lakařských pryskyřic pro povrchové zpracování dřeva, kovů, papíru, plastů, kůže nebo skla.