NO793480L - Belegningspreparat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører vann-fortynnbare alkyd—overflate-belegningspreparater og en fremgangsmåte for å forandre varigheten av det første intervall når et slikt preparat kan gjenbelegges uten at det dannes rynker.

De fleste vann-fortynnbare eller umodifiserte alkyder fås som løsninger av alkydpolymerer i et sterkt polart løsnings-middel, f. eks. propasol (propoksy-propanol)', butylcellosolve (etylenglykolmonobutyleter), butylkarbitol (dietylenglykolmono-butyleter) eller en blanding av polare løsningsmidler.Alkydene føres vanligvis i 60 til 75% konsentrasjon.

I forhold til konvensjonelle alkyder som er løselige i hydrokarbon-løsningsmidler og som har syretall fra nær null til ca. 10, har vann-fortynnbare alkyder syretall over ca. 20, vanligvis mellom 30 og 60. på grunn av sin større surhet kan de omsettes videre med aminer eller ammoniakk for å gjøre dem vann-fortynnbare.

Luft-tørkende, klare lakker kan lages av disse vann-fortynnbare alkyder ved tilsetning av passende sikkativer, som f.eks. kobolt-, zirkonium- og mangan-naftenater. Ved faststoffkonsentrasjoner på 60til 75% er imidlertid disse lakker for viskøse for påføring ved hjelp av konvensjonelle midler, som f. eks.pensel- eller rull-påføring. For å redusere deres viskositet kan de fortynnes ved ytterligere tilsetning av polare løsnings-midler eller en ammoniakalsk, vandig løsning, eller en blanding av disse to. passende penselpåførings-viskositeter oppnås således ved konsentrasjoner på 25 til 40%.

For mange anvendelser er det ønskelig å bruke mer enn ett lakkbelegg. Dette gir ekstra tykkelse på den tørre filmen og bedre beskyttelse, mens det samtidig bedrer utseendet på den lakkerte overflaten. Når det må påføres mer enn ett lag, er det nødvendig å påføre det annet lag på et passende tidspunkt etter at det første lag er påført, ellers vil påføringen av det annet lag resultere i rynking. Som eksempel på dette kan en spesiell

. lakk påføres annen gang i løpet av 5 til 10 timer etter påføring av det første lag. Dersom det annet belegg påføres mellom 10 og 28 timer etter det første belegg kan det opptre rynking. Etter 28 timers forløp kan imidlertid det annet belegg påføres når som helst uten å forårsake rynking. I dette spesielle tilfelle er således to nøkkel-tidsintervaller egnet for påføring av det annet belegg, det første mellom 5 og 10 timer, som skal refereres til som intervall "A" her, og det annet en hvilken som helst tid etter 28 timer etter påføring av det første belegg.

Fra et praktisk synspunkt, blant annet når det gjelder hva som er hensiktsmessig for den som bruker lakken, er det viktig å være i stand til å regulere de tidsperioder da det annet belegg kan påføres uten rynking. Spesielt er det viktig å være i stand til å forlenge den første perioden, intervall A.

I det ovennevnte eksempel er tidsintervallet, intervall A, hvor i det annet belegg kan påføres, angitt som 5-10 timer. I dette tilfelle kan det annet sjikt påføres ved en hvilken som helst tid etter 28 timer. Disse tider varierer fra alkyd til alkyd, avhengig av alkydens natur og av det løsningsmiddelsystem som brukes.

Det ble funnet at ved å forandre sikkativmengdén og -typen kan tidsintervallet A forandres. Dersom mengden av sikkativer ble redusert, kunne tidsintervallet A forlenges. Ved å gjøre dette tørket imidlertid lakken meget langsommere, d.v.s. at den forble klebrig og myk i lengre tid. Dette er uønsket. Når lakken tørker for langsomt er den tilbøyelig til å tiltrekke støv, og således ødelegges dens utseende. Videre kan ikke en lak-kert overflate brukes medmindre lakken har oppnådd en viss hård-hetsgrad.

Anstrengelser for å oppnå samme effekt uten å forandre tørketiden ved å tilsette et høyere-kokende løsningsmiddel, som f.eks. butylkarbitol (kokepunkt 230,6°c), sammenlignet med butylcellosolve (kp. 171,2°C) eller propasol (kp. 149,8°C) ga liten eller ingen forandring i intervall A.

Lakker basert på konvensjonelle, hydrokarbonløselige alkyder har også tilbøyelighet til å rynke når det påføres tykkere lakkbelegg basert på disse. Det ble antatt at ved å redusere faststoffinnholdet i lakk, basert på vann-fortynnbare alkyder, kunne filmtykkelsen som ble avsatt pr. belegg reduseres noe og at dette kunne gi en kontroll over intervall A. Denne arbeidsmåte ville naturligvis bare være brukbar dersom tykkelsen på den tørre filmen som ble oppnådd med to lag av lakken med lavere faststoffinnhold, fortsatt var betydelig større enn tykkelsen på den tørre filmen etter påføring av ett lag av lakken med den høyere konsentrasjon.

Disse forsøk førte til noen overraskende og uventede resultater.

Det ble funnet at ved å fortynne lakken med det polare, organiske løsningsmiddel alene eller med en kombinasjon av polare, organiske løsningsmidler og vann ble det ikke oppnådd noen signi-fikant forandring av intervall A. Når lakken ble fortynnet under en viss kritisk faststoffkonsentrasjon, ble faktisk lakkens flyte-egenskaper drastisk påvirket.Lakker med faststoffkonsentrasjoner under denne kritiske konsentrasjon kunne ikke flyte ut på det første laget og ville danne "pytter" eller diskontinuitet i belegget.

Overensstemmende med foreliggende oppfinnelse ble det oppdaget at intervall A, eller det første intervall da overflate-beleggblandingen ifølge oppfinnelsen kunne påføres annen gang uten å danne rynker, kan forandres ved å forandre vektforholdet mellom vann og det organiske, polare løsningsmiddel som foreligger i løsningsmiddelsystemet for den vann-fortynnbare alkydharpiksen.Løsningsmiddelsystemet kan fremstilles med ett organisk løsnings-middel eller en blanding av organiske løsningsmidler. Det ble

funnet at økning i vektforholdet mellom vann og organisk løsnings-middel ga økning i varigheten av det første, rynkefrie annengangs-belegningsintervall, og reduksjon av vektforholdet ga reduksjon av det første, rynkefrie annengangs-belegningsintervall.

De nye, beskyttende beleggblandingene som tilveiebringes ifølge oppfinnelsen kan således sammensettes slik at de har en passende, ønsket gjen-belegningstid og omfatter: en vann-fortynnbar alkydharpiks; sikkativ for nevnte harpiks; minst ett organisk, polart løsningsmiddel for nevnte harpiks; og vann; idet vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er tilstrekkelig stort til å øke varigheten av det første intervall i hvilket gjenbelegning kan foretas uten at beleggene rynkes, men ikke stort nok til å forårsake harpiksutfelling i løsningen eller diskontinuitet i belegget.

I den foretrukne utførelsesform dannes en klar lakk,

og det er funnet at når vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er minst ca. 2,9 til 1,0, økes det opprinnelige gjen-belegningsintervallet sammenlignet med kjente preparater.. Vanligvis vil vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel være større enn 3,0 eller 4,0:1,0, og vil fortrinnsvis være større enn 5,0:1,0.

Disse funn som skaffer økte første gjen-belegningsinter-valler sammenlignes med det som er nærmest kjent på fagområdet, nemlig en vann-fortynnbar alkydlakk, som er fremstilt avCargill, Inc. Disse kjente preparater ble fremstilt fra et konsentrat med 75% faststoffinnhold. En blanding med 30% faststoffer ble oppnådd ved å'fortynne konsentratet med et vektforhold mellom vann og organisk løsningsmiddel på 80/20. I motsetning til dette kan foreliggende oppfinnelse starte med lignende.konsentrater av vann-fortynnende alkydharpikser, men gjennomføre fortynningen med vann alene og derved skaffe blandinger som inneholder større mengder vann i løsningsmiddelsystemet.

Ifølge oppfinnelsen er det videre oppdaget at den maksimale tidsvarighet for det første intervall for gjenbelegning uten rynking oppnås når vektforholdet mellom vann og organisk løsnings-middel ligger så å si på den grense under hvilken ytterligere små økninger av vannkonsentrasjonen ville resultere i harpiksutfelling fra løsningen eller diskontinuiteter i belegget. I en foretrukket utførelsesform der det polare, organiske løsningsmiddel er butylcellosolve, er det funnet åt det punkt ved hvilket det opptrer diskontinuiteter er når vektforholdet mellom 'vann og organisk løsningsmiddel er 6:1. Den maksimale lengde for det første intervall for gjenbelegning oppnås derfor med et.vektforhold mellom vann og organisk løsningsmiddel som er litt under 6:1.

Det skal bemerkes at den spesielle grense for forholdet mellom vann og løsningsmiddel hvor det opptrer utfelling av løs-ningen eller diskontinuiteter i belegget vil variere for forskjellige løsningsmiddelsystemer og alkydharpikser. Ikke desto mindre vil hvert valgt system tilveiebringe det maksimale første gjenbelegningsintervall hvor forholdet mellom vann og løsnings-middel nærmer seg en slik kritisk grense.

Lengden av det første gjenbelegningsintervallet avhenger også av omgivelses-temperatur og -fuktighet, idet øket fuktighet øker den første gjenbelegningsintervallperioden. I alt det eksperimentelle arbeid som er angitt i foreliggende søknad var tempera-turen 24 ± 3°C og den relative fuktighet 45 i 5%.

Foreliggende preparater omfatter blandinger' som inne-, holder ethvert ønsket faststoffinnhold. For de fleste anvendelser, spesielt hvor det er ønsket å anvende pensel eller rull for på-føring av blandingen, vil faststoffinnholdet i blandingen være ca. 25 til 40% på vekt/volum-basis.

Bortsett fra den nye justering av vannet i systemet vann/organisk løsningsmiddel er alle andre bestanddeler i foreliggende overflatebelegningspreparater, som omfatter alkydharpiks-ene og sikkativene, konvensjonelle. Følgende eksperimentelle arbeid vil illustrere oppfinnelsen. Eksemplene I, II og III be-skriver lakkpreparater som brukes i forsøkene som er beskrevet i eksemplene IV, V og VI.

Eksempel I

Dette eksempel illustrerer en typisk fremgangsmåte for fremstilling av en lakk fra en vann-fortynnbar alkyd.Sikkativene som brukes foreligger i mengder som er normale for produkter av denne type.

Ovenstående lakk har et faststoffinnhold på 30%.

Intervall A: 5-15 timer

Rynketid: 16-28 timer

Vektforhold mellom vann og løsningsmiddel: 4,2:1

Eksempel II

Dette eksempel illustrerer også en typisk fremgangsmåte for fremstilling av en lakk fra en vann-fortynnbar alkyd. Sikkativene brukes i halvparten av den mengde som er normal for produkter av denne type.

N.V.: 30%

Intervall A: 5-24 timer

Rynketid: 25-35 timer

Vektforhold mellom vann.og løsningsmiddel:4,2:1

Eksempel III

Dette eksempel illustrerer en typisk fremgangsmåte for fremstilling av en lakk fra en vannfortynnbar uretan-modifisert alkyd. pet ble brukt normale mengder av sikkativer, som i eksempel I.

N.V.: 30%

Intervall A: 5-17 timer

Rynketid: 18-32 timer

Vektforhold mellom vann og cellosolve: 2,8:1

Eksempel IV

Dette eksempel sammenligner lakkene fra eksempler I og II og viser virkningen på "rynketiden" ved gjenbelegning og på tørke-tiden for lakkene ved å forandre sikkativmengden.

To 60 cm x 90 cm finérplater ble belagt med et klart tet-ningsmiddel, fikk tørke i 4 timer og ble så lett behandlet med sandpapir.

Platene ble så belagt med lakkene fra eksemplene I og II. 3 timer senere, da platene kjentes tørre ut, ble de delt i 40 kvadrater hver, idet hvert kvadrat ble klart markert og skilt ved bruk av maskerings-tape. på disse kvadrater ble det påført et nytt belegg, idet de forskjellige kvadrater fikk det annet belegg med 1 times intervaller, utgående fra 10 timers forløpt tid etter at det første belegg var påført.Lakk fra eksempel i og lakk fra eksempel II ble således sammenlignet på disse to adskilte paneler. Tiden ved hvilken påføring av det annet belegg resulterte i rynking ble notert. Tiden ble målt fra tiden det første belegg ble påført.

Resultatene er oppført nedenfor:

Fra det ovenstående vil det ses at reduksjon av sikkativmengden øket intervall A, men tørketiden ble uønsket øket.

Eksempel V

Dette eksempel viser virkningen av typen av løsnings-middel som brukes og dets konsentrasjon på "rynketiden" ved gjenbelegning.

For hver lakk ble "rynketiden" ved gjenbelegning bestemt på adskilte plater som i eksempel IV.Resultatene er angitt i den følgende tabell. Sammensetningen som ble brukt var den samme som i eksempel i, og reduksjonen av faststoffinnholdet ble oppnådd ved tilsetning av de fortynningsmidler som er oppført på listen.

Eksempel VI

Dette eksempel ble utført på samme måte som eksempel V bortsett fra at det anvendte preparat var det samme som i eksempel III. Resultatene er som følger.

Fra de ovenstående eksempler V og VI fremgår at økning av vannkonsentrasjonen øket "rynketiden" ved gjenbelegning inntil den kritiske grense var nådd.

Det kan også bemerkes fra eksemplene V og VI at noen preparater kan ha lyktes i å forlenge "rynketiden" i en slik grad (mer enn 60timer) at disse preparater ikke lenger kan ha noen "rynketid" og kan gjenbelegges til enhver tid etter å være blitt berøringstørr. I disse tilfeller kan intervall A eller det første intervall for gjenbelegning uten rynking være uendelig.

Claims (10)

1.B eskyttelsesbeleggblanding med en hensiktsmessig gjen-belegningstid, karakterisert ved at den omfatter; en vannfortynnbar alkydharpiks, sikkativ for nevnte harpiks, minst ett organisk polart løsningsmiddel for nevnte harpiks, og. vann, idet vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er tilstrekkelig stort til å øke varigheten av det første intervall da gjenbelegning uten rynking av belegget kan foregå, men ikke tilstrekkelig stort til å forårsake harpiksutfelling i løs-ningen eller diskontinuiteter i belegget, idet vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er minst ca. 4,0 :1,0.

2.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er i det vesentlige ved den grense under hvilken det opptrer harpiks-utf elling i løsningen eller diskontinuiteter i belegget, hvorved det i det vesentlige oppnås en maksimal varighet av det første gjenbelegningsintervall.

3.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at faststoffinnholdet i blandingen er ca. 25-40%.

4.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte alkydharpiks er uretanmodifisert.

5.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte organiske løsningsmiddel er valgt blant butylkarbitol, butylcellosolve og propasol.

6.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte organiske løsningsmiddel er butylcellosolve.

7.B eleggblanding ifølge krav 6, karakterisert ved at vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er litt under 6:1.

8.B eleggblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom vann og organisk løsningsmiddel er minst ca.5,0:1,0.

9. Fremgangsmåte for forandring av varigheten av det første intervall i løpet av hvilken en klar lakk kan gjenbelegges uten rynking, idet nevnte klare lakk inneholder en vannfortynnbar alkydharpiks i et system av vann og organisk polart løsningsmiddel, karakterisert ved at vektforholdet mellom vann og organisk polart løsningsmiddel i nevnte løsningsmiddelsystem forandres slik at økning av nevnte vektforhold gir økning av varigheten av nevnte intervall og reduksjoner i nevnte vektforhold gir reduksjoner av dette.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte vektforhold mellom vann og organisk polart løsnings-middel økes for å øke varigheten av nevnte intervall.