DE3616434A1 - Verfahren zur grundierung von holz - Google Patents

Verfahren zur grundierung von holz

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Grundierung von Holz, wobei als Grundierung eine isocyanatgruppenhaltige Verbindung vorappliziert und mittels Strahlen gehärtet wird.
Strahlenhärtende Grundierungen, z. B. UV-härtende Grundierungen und Decklacke auf Basis von ungesättigten Acrylatharzen und Reaktiv-Verdünnern haben in den letzten Jahren besonders für Holz an Bedeutung gewonnen. Dafür werden beispielsweise ungesättigte Acrylate verwendet. Diese können z. B. aus einem (Acrylat)Harz (Präpolymer) und nichtflüchtigen Reaktivverdünnern bestehen. Diese Präpolymeren besitzen mindestens 2 Acryloylgruppen, vorzugsweise 2-4 Acryloylgruppen, und leiten sich von Polyestern, Polyethern, Polyepoxidverbindungen, aliphatischen Polyolen, Polyurethanen und Vinylpolymerisaten ab. Derartige (Acrylat)Präpolymere sind bekannt (z. B. US-PS 21 01 107, DE-OS 28 53 921).
Jedoch eigenen sich die bekannten Grundierungsmittel nicht für alle Materialien gleich gut. So ergeben z. B. bekannte Grundierungen für Holzuntergründe dann nicht mehr die gewohnten guten Ergebnisse, wenn bestimmte exotische Hölzer, z. B. Teak, Palisander, Panga-Panga, Angelique, Meerbau, Iroko-Kampala usw. mit einer Grundierschicht versehen werden sollen, die strahlenhärtbar ist. Auch ein üblicher Zusatz von 5 bis 10 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtrezeptur der Grundiermischung) einner isocyanatgruppenhaltigen Verbindung kann dann keine Verbesserung mehr erzielen.
Es wurde nun gefunden, daß die Haftung einer UV-härtenden Acrylatgrundierung auf Holz, vorzugsweise auf exotischen Hölzern, erheblich verbessert werden kann, wenn eine isocyanatgruppenhaltige Verbindung vor der Grundierung auf das Holz appliziert wird (Haftgrund).
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Grundieren von Holz, wobei die Grundierung mittels UV-Strahlen gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine isocyanathaltige Verbindung auf dem Holz vorappliziert wird.
Zur Herstellung des Haftgrunds sowie der UV-härtenden Grundierung können erfindungsgemäß übliche Isocyanate bzw. UV-härtende Acrylatharze und Reaktiv-Verdünner sowie Fotoinitiatoren eingesetzt werden.
Bevorzugte Acrylatpräpolymere sind Polyesteracrylate, Polyepoxyacrylate und Polyurethanacrylate.
Die strahlenhärtenden Reaktivverdünner sind beispielsweise Acrylsäureester, vorzugsweise die Ester von 1- bis 3-wertigen Alkoholen, z. B. Hexandiol-1,6-diacrylat (HA), Tripopylenglykoldiacrylat (TPGDA) und Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA).
Als Fotoinitiatoren werden üblicherweise bekannte, handelsübliche Benzoinether, Benzylketale oder Arylketone in Kombination mit tertiären aliphatischen Aminen eingesetzt (z. B. DE-OS 17 69 854, DE-OS 25 34 012).
Diese Grundierungen werden durch übliche Methoden, z. B. durch Walzen, Gießen und Spritzen aufgetragen. Dabei werden durch die Grundierung die Holzfasern fixiert und die Vertiefungen gefüllt. Nach UV-Härtung wird die Grundierung angeschliffen und kann z. B. mit einem UV-Decklack oder auch anderen Decklacken, z. B. auf Basis von Polyurethan, überlackiert werden.
Die Grundierungen werden üblicherweise in Mengen von 10- 150 g/m2, bevorzugt 20-60 g/m2, aufgetragen. Gehärtet wird bei Bandgeschwindigkeit von 5-30, bevorzugt 5- 20 m/min/Strahler. Übliche Strahler sind Quecksilberdampf- Hochdrucklampen mit einer Stromaufnahme von 80-100 W/cm Leuchtlänge.
Ohne erfindungsgemäße Vorapplizierung von isocyanatgruppenhaltigen Verbindungen beobachtet man in vielen Fällen eine mangelhafte Haftung der Grundierung zum Untergrund, die z. B. hervorgerufen wird durch die polymerisationsinhibierenden Holzinhaltsstoffe. Auch eine nicht ausreichende Eindringtiefe der UV-Strahlen kann Grund für eine mangelnde Haftung sein.
Es ist bekannt, die Haftung von Grundierungen auf Holzuntergründen durch Zumischen von 5-10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, einer isocyanatgruppenhaltigen Verbindung zu verbessern (s. Merkblatt ®Roskydal UV 300 von 1973).
Demgegenüber hat das Vorapplizieren von Isocyanaten vor der Grundierung den Vorteil, daß sich unabhängig vom Isocyanattyp ein Potlife (Verarbeitungszeit) von wenigen Minuten einstellt. Daher wird die Auswahl der Isocyanate nicht eingeschränkt.
Daher ist es erfindungsgemäß nicht mehr notwendig, die Haftung einer einkomponentigen Grundierung ohne Potlife (d. h. ohne Isocyanate) zu verbessern durch Härtung mittels Elektronenstrahlen (Strahlendosen von 10-200 kGy (1- 20 Mrad) unter Inertgas, Beschleunigerspannung bei 150- 350 KV). Diese Technologie kann relativ hohe Invesitionskosten erfordern und eignet sich für exotische Hölzer weniger gut.
Erfindungsgemäß können z. B. folgende Isocyanate (eingetragene Handelsnamen der Bayer AG) verwendet werden: Biuret von Hexamethylendiisocyanat (®Desmodur N), Isocyanurat von Hexamethylendiisocyanat (®Desmodur N 3390), Umsetzungsprodukt von Trimethylolpropan mit Toluylendiisocyanat (®Desmodur L), Umsetzungsprodukt aus Toluylendiisocyanat mit Hexamethylendiisocyanat (®Desmodur HL), höhermolekulares cyclisches Toluylendiisocyanat (®Desmodur IL).
Beispiele 1 Urethanacrylatharz - z. B. beschrieben in EP 00 00 890 Herstellung:
111 g Isophorondiisocyanat (0,5 Mol) mit 46,4 g Hydroxyethylacrylat (0,4 Mol) 6,1 g Thiodiglykol (0,05 Mol) und 134 g eines oxethylierten Trimethylolpropans mit einer OH- zahl 250 (Molgewicht 675).
Nach Vorlegen der gesamten Isocyanatmenge wird unter Kühlen und Rühren bei 40-50°C innerhalb 2 h das Thiodiglykol zugetropft, wobei die Reaktionstemperatur von 60°C nicht überschritten werden sollte. Anschließend wird unter Überleiten von Luft nach Zugabe von 0,1 g Zinnoctoat und 0,15 g Benzochinon bei 50-60°C unter Kühlen das Hydroxyethylacrylat in der Weise eingetropft, daß die Temperatur 65°C nicht überschreitet. Nach Erreichen des NCO-Wertes von ca. 14% (ca. 4 h) wird das oxethylierte Trimethylolpropan portionsweise zugegeben.
Es wird unter Überleiten trockener Luft so lange bei 60°C gerührt bis der NCO-Wert 0,1 Gew.-% beträgt. Es entsteht ein farb- und geruchloses mittelviskoses Harz.
2 Epoxyacrylatharz - z. B. beschrieben in DE 24 29 527 Herstellung:
6800 g Bisphenol-A-bis-glycidylether (Epoxidäquivalent 190) wurden mit einem 10-l-Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Rückflußkühler auf 60°C erhitzt. Dann wurden bei dieser Temperatur 42,5 g (2,5 Mol) gasförmiges Ammoniak innerhalb von 20 h in die Reaktionsflüssigkeit eingeleitet. Anschließend wurden 68,4 g Thiodiglykol (Katalysator) zugesetzt und 1386 g (19,25 Mol) Acrylsäure bei 60°C innerhalb von 3 h zugetropft. Es wurde bei 60°C nachgerührt, bis eine Säurezahl von 0 (Titration mit n/10 NaOH/Thymolblau) erreicht war und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt.
3 Reaktiv-Verdünner
Als Reaktiv-Verdünner können alle im Handel erhältlichen Acrylsäureester ein- und mehrwertiger Alkohole, wie z. B.
Hexandiol-1,6-diacrylat (HA),
Tripropylenglykoldiacrylat (TPGDA),
Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA),
sowie die ethoxylierten bzw. propoxylierten Produkte eingesetzt werden.
I. Herstellung des Isocyanathaftgrundes
Das jeweilige Polyisocyanat wird mit Ethylacetat auf die gewünschte Verarbeitungsviskosität herunter verdünnt.
II. Herstellung der UV-Grundierung mit 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenylketon als Fotoinitiator
III. Verfahrensablauf
Der Haftgrund wird mit einer in der Lackindustrie üblichen Lackierwalze in Mengen von 5-10 g/m2, auf die Lieferform bezogen, appliziert. Nach Abdunsten des Lösungsmittels wird die UV-Grundierung ebenfalls per Lackierwalze aufgetragen in Mengen von 10-150 g/m2. Die Härtung erfolgt mit Bandgeschwindigkeiten von 5-30 m/min, bezogen auf 1 UV-Strahler. Nach Anschliff kann diese Grundierung mit allen für die Holzlackierung üblichen Decklacken überlackiert werden.
Folgende Beispiele (Beispiele 1-6) sollen den Erfindungsgegenstand näher erläutern, wobei die Härtung jeweils unter 1 UV-Strahler, Typ IS, mit einer Bandgeschwindigkeit von 10 m/min durchgeführt wurde. In einigen Vergleichsbeispielen (Beispiele 7-9) wurde das Polyisocyanat der Grundierung in Mengen von 5 Gew.-Teilen, bezogen auf Gesamtformulierung, zugemischt. Als Test für die Haftung wurde der Gitterschnitt nach DIN 53 151, Tesafilm-Abriß- Methode, direkt nach Härtung sowie nach 48 h durchgeführt. Der Aufbau sowie die Haftungsprüfung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Claims (10)

1. Verfahren zur Grundierung von Holz, wobei die Grundierung mittels UV-Strahlen gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine isocyanatgruppenhaltige Verbindung vorappliziert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanat das Biuret von Hexamethylendiisocyanat verwendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanat ein Isocyanurat von Hexamethylendiisocyanat verwendet wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanat das Umsetzungsprodukt aus Trimethylolpropan und Toluylendiisocyanat verwendet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanat ein Umsetzungsprodukt aus Toluylendiisocyanat mit Hexamethylendiisocyanat eingesetzt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanat ein höhermolekulares cyclisches Toluylendiisocyanat eingesetzt wird.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isocyanate in Mengen von 5- 10 g/m2, auf die Lieferform bezogen, auf das Holz vorgewalzt werden.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundierung ungesättigte Acrylate eingesetzt werden, die Fotoinitiatoren enthalten und unter UV- Strahlen ausgehärtet werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fotoinitiator Benzyldimethylketal in Mengen von 5 Gew.-% auf die Gesamtmenge eingesetzt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundierung Polyurethanacrylate, Epoxiacrylate, Polyesteracrylate, gelöst in Reaktiv- Verdünnern, eingesetzt werden.
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