HU181174B

HU181174B - Eljárás hőrekeményedő festékipari bevonóanyagok előállítására

Info

Publication number: HU181174B
Application number: HU210880A
Authority: HU
Inventors: Istvan Buerchner; Gyoergy Csermely; Ferenc Szatmari
Original assignee: Budalakk Festek Es Mugyantagya
Priority date: 1980-08-26
Filing date: 1980-08-26
Publication date: 1983-06-28

Description

A találmány tárgya eljárás könnyen beégethető, hőrekeményedő festékipari bevonóanyagok előállítására nagy reaktivitású amino-formaldehidgyanta, hidroxil-csoportot tartalmazó gyanták és blokkolt poliizocianát kombinációja útján.

A találmány értelmében a nagy reaktivitású amino-formaldehidgyanta és a reakcióképes hidroxilcsoportokat tartalmazó gyanta, előnyösen akrilát-kopolimer gyanta vagy alkidgyanta, hőhatásra bekövetkező térhálósoddá reakcióját ismert szervetlen és/vagy szerves savkatalizátorokkal gyorsítjuk és a bevonat termoplaszticitását a beégetési hőmérséklet intervallum felső határán elbomló blokkolt poliizocianát alkalmazásával megszüntetjük.

További jelentős eredmény az, hogy az eljárás szerint előállított bevonóanyaggal készült bevonat víz- illetve vízgőzállósága is nagymértékben javul.

Ismeretes, hogy a korszerű ipari festékek jelentős hányada beégetős rendszerből áll, amelyben a legfontosabb térhálósító komponensek még ma is a karbamid-formaldehid és a melamin-formaldehid-gyanták. A leggyakrabban alkalmazott reakciópartnerek alkidgyanták, akrilátgyanták, epoxigyanták lehetnek. Ezek a beégetős rendszerek, magasfényű, fényálló és színtartó, időjárásálló, kemény, rugalmas, jól tapadó bevonatot eredményeznek.

Alkalmazástechnikai előnyök miatt a beégetési idő vagy beégetési hőmérséklet csökkentésére savkatalizátorokat, leggyakrabban sósavat, kénsavat, salét181174 romsavat, foszforsavat, para-toluol-szulfonsavat, para-toluol-szulfonsav-kloridot, butil-foszfonsavat használnak.

Az említett gyanták kémiájával és a savas 5 katalízissel A. Bachmann és T. Bertz: Aminoplaste (VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1970) 127-140 oldala, továbbá Z. Wirpsza: Nowe Katalizátory kwasowe do utvadzania aminoplastow című cikke (Polimery 1973. évf. 5. köt.

242- 244 oldal) foglalkozik részletesen.

Az ismert festékbevonatok általános jellemzője, hogy közvetlenül a beégetés után bizonyos mértékig termoplasztikusak maradnak.

Alkalmazástechnikailag a termoplaszticitás a lassú 5 lehűlés miatt elsősorban a nagyobb hőkapacitású festett tárgyak festésénél, például farostlemezeknél, vastagabb fémtárgyaknál, továbbá a technológia során újra felmelegítésre kerülő berendezéseknél (pl. habosítás) okoz problémát, mert a tárolás vagy 0 szerelés közben összetapadás, sérülékenység jelentkezik, a bevonat minősége károsodik.

A térhálósító reakció gyorsabbá tehető savkatalízissel, de megmarad a bevonat termoplasztikus tulajdonsága, ugyanakkor a filmben visszamaradt sav 5 rontja a víz- illetve vízgőzállóságot is. (A. Bachmann,

T. Bertz: Aminoplaste; 139. o.)

A felsorolt két hátrány, vagyis a termoplaszticitás és a rossz vízgőzállóság szembetűnő hátrányokkal jár az ipari gyakorlatban, főként a farostlemezek festésénél.

-1181174

A termelékenység növelése és a gépi kapacitás jobb kihasználása érdekében az alkid-amingyanta kombinációs kötőanyagból álló festék beégetési idejét a komponensek aktivitásának növelésével sikerült a legfeljebb 150 °C hőmérsékletű, sötéten sugárzó infrakemencében 12 percről 7 percre csökkenteni. A követelmény azonban a 3,5 perces beégetési idejű festék. Ez műszakilag megoldható a savkatalízises reakciógyorsítással, de a termoplasztikusság következtében a 60—70 °C-ra lehűlt lemezek színoldattal egymásra rakva összetapadnak. A bevonatok vízgőzállósága sem felelt meg az előírt követelményeknek.

Másfelől ismert az amino-formaldehidgyanta, reaktív hidroxil-csoportokat tartalmazó gyanta és a blokkolt poliizocianát hármas kötőanyagrendszer a 7 411 278 számú japán szabadalmi leírásból.

A találmány feladata olyan reakciófeltételek és olyan reakciópartnerek kidolgozása, amelyek a lehető legteljesebb mértékben lehetővé teszik a hőrekeményedő térhálósító reakció lejátszódását.

A találmányt arra a felismerésre alapozzuk, hogy ha a hőrekeményedő reakció lejátszódását savkatalízissel megfelelően gyorsítjuk, akkor a rendszerben levő, a beégetési hőmérsékleti intervallum felső határán gyakorlatilag a nagy reaktivitású éterezett amino-form aldehid-gyanta és a reakcióképes hidroxil-csoportokat tartalmazó gyanta hőrekeményedő reakciója után elbomló blokkolt poliizocianát a maradék funkciós csoportokkal reagálva minden tekintetben kiváló bevonati tulajdonságokat biztosít. A blokkolt poliizocianátok használata — elsősorban egykomponensű poliuretán festékek előállítására önmagában ismert (J. H. Saunders és K. C. Frisch: Polyurethanes Chemistry and technology 1962. Pat.

I. 8. old. 118-121. old.)

Az ismert eljárások szerinti alkalmazási mód azonban általában nem biztosítja a találmány szerinti eljárás előnyeit. Fentiek alapján a találmány eljárás hőrekeményedő festékipari bevonóanyagok előállítására nagy reaktivitású, éterezett melaminés/vagy karbamid-formaldehidgyanta és reakcióképes hidroxil-csoportokat tartalmazó gyanta reakciójának módosítása savkatalízissel és 120—180°C-on bomló blokkolt poliizocianát alkalmazásával.

A találmány értelmében 12—50 tömeg% kötőanyagból, 10—50 tömeg% oldószerből, 0-80 tömeg% pigmentből és 0-5 tömeg% adalékanyagból álló, hőrekeményedő festékipari bevonóanyagok előállítására úgy járunk el, hogy 10-40 tömeg% nagy reaktivitású éterezett karbamid és/vagy melamin-formaldehid-gyanta és 60—90 tömeg% 15—60 hidroxilszámú, reakcióképes hidroxil-csoportokat tartalmazó gyanta, előnyösen akrilát-kopolimer vagy alkidgyanta keverékét 70—150 °C közötti hőmérsékleten 0,2-4,0 tömeg% sav katalizátor, előnyösen para-toluol-szulfonsav vagy para-toluol-szulfonsav és sósav keveréke, valamint 1-6 tömeg% 120-180 °C közötti hőmérsékleten bomló blokkolt poliizocianát jelenlétében reagáltatunk, majd a kapott kötőanyaghoz ismert módon oldószerként 10—50 tömeg% aromás vagy alifás szénhidrogént, alkoholokat, észtereket, ketonokat, glikolokat, glikolétereket, glikolésztereket vagy ezek keverékét, pigmentként szervetlen vagy szerves pigmenteket, 2 előnyösen titándioxidot, vasoxid pigmenteket, krétaféleségeket, szílikátokat illetve kormot, kromoftálvagy ftalocianin pigmenteket, adalékanyagként pedig szilikonolajat vagy nedvesítőszereket adagolunk.

A találmány szerinti eljárás főbb előnyeit az ismert eljárásokkal összehasonlítva, a következőkben mutatjuk be:

a) nagymértékben csökkenti illetve megszüntetik a bevonat termoplaszticitását, ezáltal elkerülhető a gyártás, tárolás, szerelés, feldolgozás során az összetapadás és sérülés;

b) a beégetési idő jelentős csökkentésével rendkívül termelékeny üzemmenet és minden szempontból kiváló bevonat érhető el.

Eljárásunk szerint nem csupán egy, a hármas kötőanyagrendszer reakciójának katalízissel történő gyorsításáról van szó, hanem a komponensek reakcióképessége (bomlási hőmérséklete) és a beégetési paraméterek által szabályozott szelektív, illetve preferált reakciósorrend megvalósításáról.

Ezek szerint a nagy reaktivitású amino-formaldehid és a reakcióképes hidroxil-csoportokat tartalmazó egyéb gyanta relatív alacsony hőmérsékleten lejátszódó reakcióját savkatalízissel is gyorsítjuk, igy a harmadik kötőanyag-komponens, a blokkolt poliizocianát csak a beégetés végén, relatív magas hőmérsékleten reagál egyrészt a savkatalizátor maradványokkal, másrészt a másik két komponens már rérhálósodott kötőanyaga még szabad funkciós csoportjaival, ezáltal érhető el újszerűén kiváló bevonati tulajdonság.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példák szolgálnak:

1. példa tömegrész akrilát kopolimer és 1 :1 arányú xilol-izobutancá oldatában (50%-os nem illóanyagtartalom, OH-szám = 30, savszám 35 mgKOH/g) diszpergálunk 35 tömegrész rutil titándioxidot. A 20 mikron szemcsefinomságú festékpasztához keverünk 10 tömegrész nagy reaktivitású izobutilalkohollal éterezett melamin-formaldehid gyantaoldatot (60%-os oldat, 4-8 ml/g középbenzin tűrés), 6 tömegrész nagy aktivitású, izo-butilalkohollal éterezett karbamid-formaldehid gyantát (60%-os oldat, 1-2 ml/g középbenzin tűrés) és 2 tömegrész fenollal blokkolt aromás poliizocianátot (50%-os oldat, etil-glikolacetát metil-izobutil-keton, 1 :1) bomlási hőmérséklet 150 °C).

A kifolyási időt az MSZ 9650/373 szerinti 4-es mérőpohárral mérve 4,5 tömegrész xilollal 100-120 mp-re állítjuk be.

Felhasználás előtt a festékhez keverünk 2,5 tömegrész katalizátor oldatot (para-toluol-szulfonsaY 32 tömegrész, sósav 8 tömegrész, etü-diglikol 60 tömegrész), majd a kifolyási időt 30 tömegrész etil-diglikol: etil-glikolacetát: xilol 1:1:3 arányú keverékével 40 mp-re állítjuk be.

-2181174

Az így elkészített festéket öntéssel farostlemezre felvive (lOOg/m²) max. 150°C-os sötéten sugárzó infrakemencében 3,5 percig beégetve kemény, rugalmas, jó vegyszer- és vízgőzállóságú, azonnal rakásolható bevonatot kapunk.

2. példa tömegrész sztirolozott alkidgyanta oldatban (60%-os oldat, xilol: lakkbenzin 4:1, 35% sztiroltartalom, OH-szám = 15) diszpergálunk 20 tömegrész Neuburgi krétát és 3 tömegrész ftalo-cíaninkéket és

10,5 tömegrész kormot. 15

A diszpergált festékpasztához keverünk 10 tömegrész nagy aktivitású izo-butanollal éterezett karbamid-formaldehid gyantát (55%-os oldat,

3-4ml/g középbenzin tűrés) és 5 tömegrész kap- 20 rolaktámmal blokkolt poliizocianátot (60%-os oldat, 120 °C bomlási hőmérséklet). A kifolyási időt 5 tömegrész xilollal 80 mp-re állítjuk be.

Felhasználás előtt a festékhez keverünk 1 tömegrész para-toluolszulfonsav oldatot (10 tömegrész para-toluol-szulfonsav, 90 tömegrész izobutilalkohol), a viszkozitást 20 tömegrész izo-butilalkohollal 20 mp kifolyási időre állítjuk. 30

Az így elkészített festéket mártással visszük fel az abszorpciós hűtőszekrények hűtőrácsára, majd 120 °C hőmérsékletű konvekciós kemencében 10 percig beégetjük. Az eljárás szerint készült festék haszná- 35 latával elkerülhetjük, hogy a még 40-50 °C-os elemek szerelésénél a fekete festék közvetve elszínezze a fehér palástokat, ami az ismert eljárásnál gyakori minőséghibát okozott.

3. példa tömegrész szintetikus zsírsavalapú alkidgyanta oldatban (70%-os oldat, OH-szám = 60, savszám 4 mg 45 KOH/g) diszpergálunk 27 tömegrész rutil titán-dioxidot, majd a festékpasztát hígítjuk 20 tömegrész nagy aktivitású, butanollal éterezett melamin-formaldehid-gyantával (60%-os oldat, 6-8 ml/g középbenzin tűrés) és 5 tömegrész fenollal blokkolt poli- ⁵⁰izocianáttal (50%-os oldat, bomlási hőmérséklet 150 °C).

A viszkozitást 35 tömegrész xilol: izobutanol 1 :1 arányú keverékével 23 mp kifolyási időre 55 állítjuk be, 3%—10%-os butil-foszforsav katalizátort adagolunk.

Az elektromos vízmelegítő palástjának festésére használt anyagot 150 °C-on 20 percig égetik be. Az ismert eljárással készült bevonatoknál probléma volt, 60 hogy a habosítást hőmérsékleten 40-50 °C-on a bevonat újralágyulása következtében könnyen sérült.

Az eljárással készült bevonóanyag használatánál az újralágyulás, ennek következtében a sérülékenység, a selejtképződés megszűnt. 65

4. példa az 1. példa szerinti felhasználási területen faerezetutánzó felületet biztosító dekoratív rendszernél alapozó, illetve átvonó színtelen lakk használata szükséges.

A bevonat-rendszer felépítése a következő:

1. réteg alapozófesték

2. réteg 1. példa szerinti, tetszés szerinti színű festék

3. réteg hagyományos nyomdaipari erezetnyomó festék

4. réteg színtelen lakk

Az eljárás szerinti bevonóanyagok összetétele ekkor:

1. Alapozófesték tömegrész 1. példa szerinti akrilát kopolimer és 6 tömegrész 1. példa szerinti melamin-formaldéhid gyanta keverékében 64 tömegrész dolomitlisztet, és 12 tömegrész súlypátot háromhengeres hengerszéken 40 μ szemcsefinomságig bedörzsölünk.

Hozzákeverünk 1 tömegrész 1. példa szerinti blokkolt poliizocianátot. A felhasználás előtt adagolunk 1 tömegrész 1. példa szerinti katalizátor-oldatot, és a megfelelő konzisztencia elérésére 1-4 tömegrész etil-diglikolt használunk.

A bevonóanyagot hengerrel visszük fel a natúr farostlemezre, 1. példa szerint beégetjük.

2. réteg tömegrész titándioxid helyett 1. példa szerinti festék 17 tömegrész titándioxiddal, 6 tömegrész talkummal, 10 tömegrész vasoxidsárgával, 2 tömegrész kromoftálbordó RS-sel pigmentálva.

3. Színtelen lakk összetétele:

tömegrész 24 tömegrész tömegrész 5 tömegrész 0,5 tömegrész

1. példa szerinti kopolimer-oldat

1. példa szerinti melamiri-formaldehid-gyanta oldat

1. példa szerinti blokkolt políizocianát oldat

1. példa szerinti katalizátor-oldat terülésjavító szilikon-olaj

A felhasználás során az 1. és 2. réteget beégetjük, és a fa-erezet utánzó festék felvitele után a 4. réteget lakköntéssel felhordjuk, majd az 1. példa szerint beégetjük.

A találmány szerinti eljárással előállított bevonóanyagnak az ismert eljárások szerint gyártottakkal szembeni előnyeit az 1. példa kapcsán az alábbi táblázat adataival mutatjuk be. A technológiai követelmény a 3,5 perc beégetési idő beállítása megfelelő mechanikai minőség megtartása mellett.

-3181174

Bevonóanyag savkatalízis és blokkolt izocianát nélkül

Bevonóanyag savkatalízissel, blokkolt izocianát nélkül

Bevonóanyag blokkolt izocianáttal savkatalízis nélkül

Bevonóanyag az eljárás szerint (1. példa szerint)

Beégetési hőmérséklet sötéten sugárzó infraalagútban 100-150 ^SC
Beégetési idő a megfelelő mechanikai tulajdonságok biztosítására, perc	7
Rakásolhatóság (termoplaszticitás 60-70 °C-on)	megfelelő
Vízgőzállóság (forrásban levő)	F9
Víz fölé helyezve 30 perc	H10

3,5	6,5	3,5
nem megfelelő	megfelelő	megfelelő
F5	F10	F10
H8	H10	H10

Szabadalmi igénypont:

Claims

Szabadalmi igénypont:

Eljárás 12-50 tömeg% kötőanyagból, 10-50 tömeg% oldószerből, 0-80 tömeg% pigmentből és 0-5 tömegé adalékanyagból álló, hőrekeményedő festékipari bevonóanyagok előállítására, azzal jellemezve, hogy 10-40 tömeg% nagy reaktivitású éterezett karbamid és/vagy melamin-formaldehid-gyanta és 60-90 tömeg% 15—60 hidroxilszámú, reakcióképes hidroxil-csoportokat tartalmazó gyanta, előnyösen akrilát-kopolimer vagy alkidgyanta keverékét 70—150 °C közötti hőmérsékleten 0,2-4,0 tömeg% sav katalizátor, előnyösen para-toluol-szulfonsav vagy para-toluolszulfonsav és sósav keveréke, valamint 1—6 tömeg% 120—180 °C közötti hőmérsék30 létén bomló blokkolt poliizocianát jelenlétében reagáltatunk, majd a kapott kötőanyaghoz ismert módon oldószerként 10-50 tömeg% aromás vagy alifás szénhidrogént, alkoholokat, észtereket, ketonokat, glikolokat, glikolétereket, glikolésztereket .35 vagy ezek keverékét, pigmentként szervetlen vagy szerves pigmenteket, előnyösen titándioxidot, vasoxidpigmenteket, krétaféleségeket, szilikátokat illetve kormot, kromoftál- vagy ftalo-cianin pigmenteket, adalékanyagként pedig szilikonolajat vagy

40 nedvesítőszereket adagolunk.