HU209943B - Water-proof coating composition containing cellulose nitrate and epoxidized and/or ethoxylated esters of natural fatty acids - Google Patents

Description

A találmány tárgya új, magasabb hőmérsékleten sem tapadó bevonó kompozíció, amely cellulóz-nitrátból és lágyítóból áll.

Hajlékony felületek (pl. mindennemű fólia) lakkozásakor a termelés hatékonyabbá tétele érdekében egyebek között a szárítóhőmérsékletet is emelik. A bevonó rendszer hőre lágyuló jellege ezt azonban csak bizonyos mértékig engedi. Igény áll fenn olyan bevonó rendszerek iránt, amelyek a szárító hőmérséklet emelését engedik anélkül, hogy a lakkozott felület tapadóssá válna.

Ismert például, hogy az élelmiszeriparban és gyógyszercsomagolásban alkalmazható, ömlesztve hegeszthető, nyomtatott alumíniumfóliák előállítására OH-tartalmú poliészterek, illetve akrilát, izocianát és cellulóz-nitrát alapú nyomtató lakkot alkalmaznak, de a fóliák előállításakor problémák lépnek fel, mert a lakk magasabb hőmérsékleten tapadós lesz.

A cellulóz-nitrát általában a tapadást, a mélyhúzhatóságot és a feldolgozási tulajdonságokat lényegesen javítja.

A kereskedelmi lakkipari cellulóz-nitráthoz biztonsági eljárások szerint flegmatizálószert (pl. átnedvesítő szert) kell adni.

Átnedvesítő szerként általában alkoholok, így pl. etanol, izopropanol vagy butanol kerülnek alkalmazásra. Az átnedvesítő szer az ilyen lakkok feldolgozásakor eléggé kellemetlen, ugyanis a lakkozó berendezések oldószergőzének adszorbeálására rendszeresített adszorberban az átnedvesítőszer zavar. Poliuretán alapú lakkban az alkohol az izocianátkomponenssel is reagálhat, és a keletkező kis molekulatömegű anyagok a lakk tulajdonságait rontják.

Az oldószerek helyett azonban lágyítót is lehet adni a cellulóz-nitráthoz (1 203 652 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás, 1 470 860 és 1 570 121 sz. NSZKbeli közrebocsátási irat). A lágyítót a víztől nedves cellulóz-nitrátra adják, majd emelt hőmérsékleten (>50 °C) mechanikailag bedolgozzák. Ezt követően a vizet kipréselik és a masszát szárítják (1 203 652 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás). Más módszer szerint a lágyító oldószeres oldatát adják a cellulóz-nitráthoz (1 470 860 és 1 570 121 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat).

A fenti szabadalmi leírások szerint kizárólag ftaláttípusú lágyítót - pl. dibutil-ftalátot vagy dioktilftalátot - alkalmaznak legalább 18 t% mennyiségben. Az így „lassított” cellulóz-nitrát felhasználásával a lakk oldószerét tetszés szerint lehet választani ugyan, de a filmben maradó lágyító a réteg fajlagos, szükséges tulajdonságait (pl. nyomtatott alumíniumfólia esetén) kedvezőtlenül befolyásolja. Az élelmiszer- és gyógyszeriparban felhasználható nyomtatott alumíniumfólia előállításakor alapozó és nyomdafesték felvitele után a cellulóz-nitrát tartalmú reaktív (azaz hő hatására térhálósodó) lakkot kb. 200 °C-on szárítják, majd a fólia nem lakkozott oldalát ömlesztve hegeszthető lakkal látják el. A terülés, és a teljes száradás elősegítésére az alumíniumfólia nyomtatott oldalát akár 240 °C felülethőmérsékletű fűtött hengereken vezetik át. Az előállítás során problémák adódnak abból, hogy a forró felülettel érintkezve a lakk tapadóssá válik, a hengert összekeni és sárga elszíneződést is mutat.

A találmány feladata olyan cellulóz-lágyító elegy kidolgozása, amely vízmentes és az ismert cellulóznitrát-elegyekhez képest emelt hőmérsékleten kevésbé tapadós.

Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a fenti feladata megoldható, ha lágyítóként epoxidálással és/vagy etoxilezéssel kémiailag módosított lágyítót alkalmazunk a vízmentes cellulóz-lágyító-elegyben.

A találmány tárgya tehát bevonó kompozíció, amely 82-40 t%, előnyösen 82-60 t% cellulóz-nitrátból és 18-60 t%, előnyösen 18^10 t% természetes zsírsavak epoxidált és/vagy etoxilezett észtereiből és/vagy epoxilált és/vagy etoxilezett trigliceridekből áll.

A találmány szerinti bevonó kompozíció előállításához előnyösen a kereskedelmi forgalomban kapható, különböző viszkozitású, 10-12,6 t% nitrogéntartalmú cellulóz-nitrátok alkalmazhatók.

Az epoxidált lágyítók főleg természetes zsírsavak epoxidált észterei és epoxidált trigliceridek. Előnyösek az epoxidált trigliceridekből álló nagy molekulatömegű epoxid-lágyítók. A legelőnyösebbek az olyan epoxid-lágyítók, amelyek természetes trizsírsav-gliceridekből állnak és számos telítetlen kettőskötést (120 és 200 közötti jódszámi) tartalmaznak; ilyen például a kb. 900 móltömegű, 6%-nál nagyobb oxirán-tartalmú epoxidált szója- vagy lenolaj.

Epoxidált lágyítóként főleg természetes zsírsavak epoxidált észtereit, különösen epoxidált trigliceridekből álló, nagy molekulatömegű epoxidlágyítókat alkalmazunk. A legelőnyösebb az olyan epoxidált trizsírsavglicerid, amelyben viszonylag nagy mennyiségű telítetlen kettőskötés van (jódszám > 120).

Alkalmasak például az alábbi észterek: diizodecil-tetrahidroepoxiftalát, d(2-etil-hexil)-tetrahidroepoxiftalát, alkil-epoxi-sztearátok, pl. oktil-epoxi-sztearát, cikloalkil-epoxi-sztearátok, pl. ciklohexilepoxisztearát, alkil-epoxi-oleátok, pl. butil- és oktilepoxi-oleát, cikloalkil-epoxi-oleátok, pl. ciklohexilepoxi-oleát, epoxidált poliglikol-zsírsavészterek, alkilepoxi-ricinolátok, epoxidált gyapotmag- és szójazsírsavak, epoxidált gyapotmagolaj, epoxidált ricinusolaj, epoxidált pálmaolaj, epoxidált lenolaj, epoxidált faolaj, epoxidált tallolaj, epoxidált szafflorolaj, epoxidált szezámolaj. Különösen előnyösen a 6%-nál nagyobb oxirántartalmú epoxidált szójaolaj.

Az etoxilezett lágyítók természetes zsírsavak etoxilezett észterei, valamint azok hidrogénezett származékai, főleg etoxilezett trigliceridek. A nagy molekulatömegű etoxilezett triglicerideket előnyben részesítjük. Különösen előnyösek természetes trizsírsav-gliceridek etoxilezett termékei, amelyek számos telítetlen kettőskötést tartalmaznak (60 és 200 közötti jódszám); ilyen például a 2-20 mól etilén-oxid/mol, előnyösen 28 mól etilén-oxid/mol tartalmú ricinusolaj.

HU 209 943 Β

A találmány értelmében alkalmazható lágyítók mellett kis mennyiségben egyéb „lassító” adalékot is adagolhatunk, pl. azért, hogy a bevonat hidegállóságát növeljük.

A találmány egy előnyös kiviteli formája szerint a találmány szerinti elegyek tömegükre vonatkoztatva, legalább 18 t%, előnyösen 18-40 t% epoxidált, illetve etoxilezett lágyítót tartalmaznak. Ha a lágyítóhoz más komponenst is adunk, annak mennyisége az össztömegre vonatkoztatva 0 és 5 t% között lehet. Különböző flegmatizáló („lassító”) szerek alkalmazása esetén összmennyiségük előnyösenen 18-45 t%.

A lágyítót illetve lágyító-elegyet a lágyító-cellulózelegyek előállításában szokásos módon dolgozzuk bele a cellulóz-nitrátba. Az adott esetben emulgeált lágyítót például permetezéssel vihetjük a cellulóz-nitrátra, folyamatos üzemű centrifugában vagy hagyományos keverő- vagy gyúrógépben.

A találmány szerinti lágyító/cellulóz-nitrát elegyek lakk nyersanyagként alkalmazhatók merev és hajlékony felületek lakkozására, főleg olyan lakkok, előnyösen poliuretánlakkok előállítására, amelyekkel hajlékony felületeket lehet lakkozni, és a lakkréteg magasabb hőmérsékleten sem lesz tapadós.

Hajlékony felületként sík lemezek, fóliák, pl. alumínium-, celofán-, poliamid-, poliészter-, polipropilén-, poliuretán- és polikarbonátfóliák vagy gyantával átitatott papír jöhet számításba. Az alkalmazás módjától és a bevonattal szemben támasztott követelményektől függően a találmány szerinti bevonó rendszer más lakk nyersanyagokkal kombinálható.

A találmányt az alábbi példákkal közelebbről ismertetjük.

Példák

E 24 szabvány típusú cellulóz-nitrátra (35% vízzel nedvesítve) az 1 203 652 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásban leírtak szerint az alábbi lágyítókat visszük fel 18 t% mennyiségben:

dioktil-ftalát (összehasonlító példa) epoxidált szójaolaj epoxidált lenolaj etoxilezett ricinusolaj (átlag 4 mól etilén-oxid/mol)

A cellulóz-nitrát-lágyító-elegyekből, valamint a cellulóz-nitrát-lágyító-kombinációt tartalmazó poliuretánlakkból filmeket készítettünk, és a melegítéssel és nyomással szembeni viselkedést megvizsgáltuk. A lakkréteg termikus terhelését FEK-VESLIC típusú dörzsállósági mérőműszerrel (gyártja: Kueny-Maschinenbau, Münchenstein, Schweiz) modelleztük. A vizsgálni kívánt filmmel bevont üveglapra papírvliest helyeztünk és az üveglap alsó oldalán rögzítettük, hogy ne tudjon elmozdulni. A vliesre 500 g tömegű, fűthető, 15 x 15 mm felületű, 1 mm élrádiuszra lekerekített élű pecsétnyomót helyeztünk. A nyomót a vizsgálati hőmérsékletre felfűtöttük, továbbá 500 g tömeggel terheltük, és a gépet beindítottuk. A pecsétnyomó 40 mm-es dörzsúton 40 ± 2 ciklus/perc frekvenciával 200 szer dörzsöli a papírt. Az így létrehozott termikus és mechanikai terhelés után a lakk felületét bonitáljuk az alábbi kritériumok szerint:

1: a lakkfelületen nincs látható elváltozás 2: a felület megváltozott, rostok nincsenek 3: a felület megváltozott, egyes rostok 4: a felület 1/3-át rostok borítják 5: a felület 2/3-át rostok borítják 6: a felületet teljesen borítják a papírrostok.

1. példa

A cellulóz-lágyító-elegyekből 20 t%-os etil-acetátos oldatot készítünk és kenőkéssel 30 μηι-es rétegben üveglemezekre visszük fel. A lakkot szobahőmérsékleten 2 órán át, 50 °C-on 30 percen át szárítjuk, utána a réteget a fent leírt készülékben vizsgáljuk. A hőmérsékletet 140 °C és 200 °C között változtatjuk. Az eredményeket az 1. ábra mutatja.

Dioktil-ftalát:

140 °C felett a lakkfelület erősen tapadós lesz. 160 °C-on a felület egy harmadát rostok borítják.

Epoxidált szójaolaj:

A felület változása csak 160 °C-on, azaz 20 °C-kal később következik be, mint a dioktil-ftalát esetén. Az lényeges feldolgozás-technológiai előny. 160 °C felett is a felület tapadó hajlama kisebb, mint a dioktil-ftaláttal készített filmé.

Epoxidált lenolaj:

A mért értékek az epoxidált szójaolaj esetén mért értékekkel azonosak voltak.

Etoxilezett ricinusolaj

A felület tapadásra való hajlama igen csekély, a 190 °C-on végzett terhelés után sincsenek papírrostok a lakkfelületen.

2. példa

Reaktív poliuretán lakkot készítünk az alábbi receptúra szerint:

tömegrész lágyító-cellulóz-nitrát-elegy tömegrész Desmophen 1300 (poliészterpoliol, gyártja: Bayer AG, Leverkusen) tömegrész etil-acetát tömegrész Desmodur L (alifás poliizocianát, gyártja: Bayer AG, Leverkusen).

A lakkot kenőkéssel 30 μηι-es rétegben üveglapra visszük, 2 órán át szobahőmérsékleten szárítjuk, utána 10 percen át 180 °C-on kikeményítjük. A kész filmeket a fent leírtak szerint 100 °C és 200 °C közötti hőmérsékleten teszteljük. Az eredményeket a 2. ábra mutatja.

Dioktil-ftalát (összehasonlító példa)

120 °C-tól kezdve a felület ragacsossá válik,

160 °C-on a tapadó erő eléri maximumát, nagy számú rost ragad a felületen. A lakk sárgára elszíneződik.

Epoxidált szójaolaj

Csak 150 °C feletti hőmérsékleten a felület megkeményedése ismerhető fel. A ragacsosság maximuma

HU 209 943 Β

175 °C-on van, de a film nem tapad annyira, mint a dioktil-ftalátos film. Csak néhány rost tapad a felületen. Elszíneződés nincs.

Epoxidált lenolaj

A mért értékek az epoxidált szójaolaj esetén mért értékekkel azonosak voltak. Elszíneződés nincs

Etoxilezett ricinusolaj A lakkfelület 200 °C-ig nem változik.

Claims (2)

1. Vízmentes bevonó kompozíció, azzal jellemezve, hogy 82-40 t%, előnyösen 82-60 t% cellulóz-nitrátból

5 és 18-60 t%, előnyösen 18-40 t% természetes zsírsavak epoxidált és/vagy etoxilezett észtereiből és/vagy epoxilált és/vagy etoxilezett trigliceridekből áll.

2. Az 1. igénypont szerinti bevonó kompozíció, azzal jellemezve, hogy epoxidált komponensként epo10 xidált lenolajat tartalmaz.