PL101175B1 - Sposob wytwarzania porowatych lakierow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia porowatych lakierów.

W lakierach porowatych majacych jako sklad¬ nik organiczne spoiwa faze zdysipergowana two¬ rzy powietrze* Powietrze ma przy tym wspólczyn¬ nik zalamania swiatla nizszy niz organiczne spoi¬ wo, ale poniewaz róznica ta jest nieznaczna, prze¬ to czyste lakiery porowate maja z reguly niewiel¬ ka zdolnosc rozpraszania i krycia. Na skutek tego, przy wytwarzaniu powlok ze znanych lakierów po¬ rowatych, jezeli grubosc powloki jest z góry ok¬ reslona, to nie uzyskuje sie wlasciwego krycia, zas w celu-uzyskania nalezytego krycia podloza trze¬ ba stosowac powloki o stosunkowo znacznej gru¬ bosci, co stanowi wade tych lakierów w porówna¬ niu z nadal jeszcze prawie wylacznie stosowanymi bialymi srodkami powlokowymi, zawierajacymi pigmenty biale.

Jak podano w J. Paint Tech. 45, nr 584, 73 (1973), blony zawierajace pecherzyki powietrza wy¬ twarza sie nastepujacymi sposobami. a) Dyspergowanie w roztworze spoiwa uprzed¬ nio wytworzonych, nierozpuszczalnych zawieraja¬ cych powietrze mikrokapsulek z usieciowanego po¬ limeru. b) Wytwarzanie blony z polimerów lub z roz¬ tworów spoiw zawierajacych nierozpuszczalne kro¬ pelki lub drobne, stale czastki substancji takich, jak woski lub nieorganiczne sole. Blone poddaje sie selektywnej ekstrakcji:, przy ezym faza zdysper- gowana powinna byc rozpuszczalna, a otaczajaca ja faza nierozpuszczalna w rozpuszczalniku. Faza zdyspergowana jest wypierana przez rozpuszczal¬ nik, który nastepnie wyparowuje sie z mikropo- rów, tworzac pory powietrzne, na skutek czego blona rozprasza swiatlo, to jest staje sie nieprze¬ zroczysta. c) Wytwarzanie blony z mieszanin polimerów, w których jeden skladnik sieciuje sie chemicznie, a drugi suszy fizycznie, to jest pozostaje on roz¬ puszczalny. Rozpuszczalny polimer wyekstrahowu- je sie i po usunieciu rozpuszczalnika z mikroporów, w chemicznie usieciowanym skladniku pozostaja pory wypelnione powietrzem. d) Blone wytwarza sie z polimeru rozpuszczone¬ go w co najmniej 2 mieszajacych sie ze soba roz¬ puszczalnikach, z których co najmniej jeden sam nie rozpuszcza tego polimeru i powinien byc mniej lotny od pozostalych skladników mieszaniny. Po odparowaniu rozpuszczalników lotniejszych, ciecz nie bedaca rozpuszczalnikiem polimeru osadza sie w powstajacej blonie tworzac mikrokropelki, które nastepnie odparowuje sie, otrzymujac pory wypel¬ nione powietrzem, stanowiace srodki rozpraszania.

Zdolnosc rozpraszania blony mozna regulowac zmieniajac ilosc cieczy nie bedacej rozpuszczalni¬ kiem polimeru.

Ostatni z opisanych wyzej sposobów jest zwykle najprostszy do stosowania w prakftyce przy wy¬ twarzaniu lakierów porowatych.101175 Próbowano równiez pigmentowac lakiery poro¬ wate za pomoca pigmentów z dwutlenku ty¬ tanu, przy czym stwierdzono, ze mozna optyczne wlasciwosci tych lakierów, takie jak zdolnosc roz¬ jasniania i krycia, polepszyc w znacznie wiekszym stopniu niz w przypadku spoiw nie zawierajacych pecherzyków powietrza. J.A. Seirier i H.L. Geb- hardit (XI Kongres Fatipec we Florencji, Sprawo¬ zdanie z Kongresu, wyd. Ariminum, Mediolan, str. 127 i nastepne) stwierdzili np., ze przy takiej sa¬ mej zawartosci pigmentu z dwutlenku tytanu la¬ kier porowaty ma w zaleznosci od stezenia dwu¬ tlenku tytanu zdolnosc rozjasniania wyzsza o 60— 100% od odpowiedniej zdolnosci zwyklego lakieru.

Obecnie stwierdzono, ze stopien tego zwieksze¬ nia zdolnosci rozjasniania w przypadku lakierów porowatych jestt nieoczekiwanie duzy wtedy, gdy stosuje sie pigmenty lub wypelniacze o barwie bialej o wielkosci czastek znacznie mniejszej od tej, która jest najodpowiedniejsza w przypadku spoiw lakierowych nie zawierajacych pecherzyków powietrza.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lakierów porowatych zawierajacych spoiwo, zwyk¬ le srodki pomocnicze stosowane w lakierach oraz pigmenty biale i/lub biale wypelniacze. Cecha te¬ go sposobu jest to, ze w spoiwie dysperguje sie pigmenty biale o przecietnej wielkosci czastek mniejszej co najmniej o 10%, korzystnie o 20— —50% i/lub wypelniacze o przecietnej wielkosci cza¬ stek mniejszej co najmniej o 10%, korzystnie o 20—80%, od przecietnej wielkosci czastek Dzv optymalnej w przypadku spoiw nie zawierajacych powietrza, po czym droga suszenia dyspersje te przeprowadza sie w lakiery porowate.

Dodajac zgodnie z wynalazkiem do lakierów po¬ rowatych biale pigmenty lub wypelniacze, których czastki sa wyraznie mniejsze od optymalnych dla zwyklych spoiw lakierowych, uzyskuje sie bardzo znaczne zwiekszenie zdolnosci rozjasniania. Wynik ten jest nieoczekiwany, gdyz w przypadku zwyklych spoiw zdolnosc rozjasniania maleje, gdy do spoiwa dodaje sie biale pigmenty lub wypelniacze, których wielkosc czastek maleje ponizej wielkosci optymal¬ nej. . _ Optymalna, przecietna wielkosc czastek Dzv (prze¬ cietna wartosc, mediana czyli wartosc srodkowa przestrzennego rozdzialu objetosci, patrz DIN 53 206 BI. 1) dla spoiw lakierowych nie zawierajacych pe¬ cherzyków powietrza zalezy przede wszystkim od rodzaju bialego pigmentu lub wypelniacza. Wartosci Dzv dla róznych pigmentów i wypelniaczy stosowa¬ nych w przypadku zwyklych spoiw lakierowych sa znane lub mozna je obliczyc w prosty sposób, na przyklad B.W. Jaenicke w Z. f. Elektrochem 60 (1956), str. 163 i nastepne podaje np. nastepujace wartosci: dwutlenek tytanu (rutyl) — 0,23 milimik- rona, anataz — 0,27 milimikrona, blenda cynkowa — 0,30 milimikrona, biel cynkowa — 0,47 milimikrona, biel olowiana — 0,50 milimikrona i siarczan baro¬ wy — 1,28 milimikrona. Stosujac wzór podany przez B.W. Jaenicke otrzymuje sie nastepujace wartosci: dla dolomitu — 2,18 milimikrona, dla weglanu wap¬ niowego — 2,39 milimikrona, dla talku — 2,66 mili¬ mikrona i dla kaolinu — 2,98 milimikrona.

W przeciwienstwie do tych optymalnych dla nie- porowatych spoiw srednich wielkosci czasteczek Dzv, w przypadku lakierów porowatych otrzymywanych sposobem wedlug wynalazku stosuje sie biale pig- menty lub wypelniacze, których przecietna wielkosc czastek Dzv dla pigmentów jest co najmniej o 10%, korzystnie o 20—50%, a w przypadku wypelniaczy co najmniej o 10%, korzystnie o 20—80%, mniejsza od wartosci Dzv dla spoiw lakierowanych nie zawiera¬ jacych pecherzyków powietrza. Tak wiec przy wy¬ twarzaniu lakierów porowatych zgodnie z wynalaz¬ kiem stosuje sie dwutlenek tytanu (rutyl) o sredniej wielkosci czastek Dzv wynoszacej najwyzej 0,21, ko- rzystnie 0,18—0,12 milimikrona, a anataz o Dzv wy¬ noszacej najwyzej 0,24, korzystnie 0,22—0,14 mili¬ mikrona.

Sposobem wedlug wynalazku mozna do lakierów porowatych dodawac biale pigmenty lub wypelnia- cze w ilosci 0,3—400%, korzystnie 5—100% wago¬ wych w stosunku do masy lakieru.

Jako biale pigmenty nadaja sie np. takie, jak dwutlenek tytanu (anataz lub rutyl), siarczek cynku (litopon), tlenek cynku, zasadowy weglan olowiu, zasadowy siarczan olowiu, trójtlenek antymonu lub mieszaniny co najmniej dwóch z tych pigmentów.

Korzystnie stosuje sie dwutlenek tytanu w postaci rutylu i anatazu. Jako wypelniacze nadaja sie np. takie jak siarczan barowy, weglan wapniowy, krze- mian wapniowy, siarczan wapniowy, kaolin, dolo¬ mit (weglan wapniowomagnezowy), lyszczyk, kreda, maczka kwarcowa, talk lub mieszaniny zawierajace co najmniej dwa z tych wypelniaczy. Korzystnie sto¬ suje sie siarczan barowy, weglan wapniowy lub dolomit. i Biale pigmenty i wypelniacze majace przecietna wielkosc czastek Dzv odpowiednia do stosowania ich sposobem wedlug wynalazku, mozna wytwarzac znanymi sposobami. Rozdrobniony dwutlenek tyta- 40 nu wytwarza sie np. znana metoda siarczanowa, sto¬ sujac w procesie hydrolizy wieksza ilosc obcych za¬ rodków lub wieksza ilosc wody hydrolizujacej, w zaleznosci od tego, czy jako zarodki stosuje sie sub¬ stancje obce, czy tez krysztaly zarodkowe takie sa- 45 me jak produkt (Gmelins Handbuch d. Anorg. Che¬ mie, Syst. — nr 41, Titan, Verl. — Chemie, Wein- heim) Bergstr. 1951, str. 97 i nastepne, J. Barksdale, Titanium, Ronald Press comp., New York, 1949, str. 150 i nastepne). Dwutlenek tytanu ^o drobnych cza- 50 stkach nadajacych sie do stosowania w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku, mozna tez wytwarzac znana metoda chlorkowa. Wielkosc czastek dwutlenku tytanu mozna przy tym regulo¬ wac zmieniajac znane parametry, majace wplyw 55 na wielkosc czastek, np. zwiekszajac wytwarzanie zarodków przez dodanie wody lub poddajac czesc czterochlorku tytanu reakcji z tlenem przed prze¬ prowadzeniem zasadniczej reakcji.

Inny sposób wytwarzania bialych pigmentów lub 60 wypelniaczy nadajacych sie do stosowania zgodnie z wynalazkiem, polega na tym, ze otrzymane w zwykly sposób pigmenty lub wypelniacze poddaje sie procesowi sedymentacji lub innemu zabiegowi klasyfikujacemu, otrzymujac frakcje o duzym roz- 65 drobnieniu.101 Czystosc stosowanych bialych pigmentów lub wy¬ pelniaczy ma w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku male znaczenie i moze wahac sie w szerokich granicach, w zaleznosci od sposobu wy¬ twarzania tych produktów. Tak np. czastki dwu¬ tlenku tytanu moga czesto zawierac znaczne ilosci wody, jonów siarczanowych lub chlorkowych.

Jako spoiwa w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku stosuje sie znane spoiwa, stoso¬ wane zwykle do wyrobu lakierów, np. zywice aiki¬ dowe, poliestrowe, epoksydowe, poliuretanowe, ak¬ rylowe, winylowe lub silikonowe, chlorokauczuk, nitroceluloza i ich kombinacje, a zwlaszcza spoiwa schnace fizycznie, np. zywice alkidowe lub nitro¬ celuloza albo kombinacje obu tych ukladów, jak równiez chlorokauczuk.

Wytwarzane sposobem wedlug wynalazku lakiery porowate moga tez zawierac zwykle substancje po¬ mocnicze, stosowane przy wytwarzaniu lakierów, np. substancje zwilzajace, zageszczajace, zwieksza¬ jace plynnosc lub zmiekczajace.

Biale pigmenty i/lub wypelniacze dyspergujace sie w spoiwie znanymi sposobami, np. za pomoca mlyna kulowego, trójwalcówki, mieszalnika do roz¬ puszczania lub mlyna perelkowego.

Nastepujace przyklady ilustruja blizej sposób wedlug wynalazku.

Przyklad I. Czysty lakier porowaty bez pig¬ mentu.

Jako zestaw powlokowy stosuje sie kombinacje spoiw stosowana do wytwarzania lakierów meblo¬ wych. Mielony material przygotowuje sie przez ucie¬ ranie w ciagu 3 godzin w wahadlowym mlynie ku¬ lowym pasty malarskiej o nastepujacym skladzie: 23 g welhy nitrocelulozowej o malej lepkosci, roz¬ puszczalnej w estrach, 37 g octanu etylowego, ,5 g arachidowej zywicy alkidowej (41% oleju), 70% roztwór w ksylenie, 1,5 g ftalanu dwubutylowego, 1,5 g ftalanu benzoilodwubutylowego.

Lakier wytwarza sie mieszajac 50 g tej pasty ma¬ larskiej bez dwutlenku tytanu z 25 g mieszaniny benzyny lakowej i benzyny lekkiej 1:1.

Oznacza sie zdolnosc rozpraszania i zdolnosc kry¬ cia. Zdolnosc rozpraszania oznacza sie wedlug DIN 53 164, a nastepnie za pomoca wzorów podanych w normie DIN 53 162 oblicza sie zdolnosc krycia. Przy okreslaniu zdolnosci rozpraszania powlok niezbed¬ ne sa 3 wielkosci, które mozna oznaczac doswiad¬ czalnie, a mianowicie wspólczynnik luminancji (za pomoca filtru lub monochromatycznie) optycznie nieskonczenie grubej warstwy powlokowej, wspól¬ czynnik luminancji niekryjacej powloki na podlozu o barwie czarnej, jak równiez grubosc tej warstwy.

Jako podloza stosuje sie plyty szklane o barwie czarnej. Grubosc warstwy mierzy sie za pomoca mikroskopu z szczelina swietlna. Za pomoca wzorów Kubelka-Munk, podanych w normie DIN 53 164 ob¬ licza sie zdolnosc rozpraszania i zdolnosc krycia.

Wyniki podano w tablicy.

Przyklad II. Znany lakier ze zwyklym pig¬ mentem z Td02. 175 6 Stosuje sie zwykly pigment rutylowy, stosowany do wyrobu lakierów, majacy przecietna wielkosc czastek Dzv=0,18 milimikrona, przy objetosciowym stezeniu pigmentu (PVK) wynoszacym 1,5 i 6,5%.

Uklad powlokowy wytwarza sie jak w przykladzie I, stosujac 0,91 g Ti02 przy PVK=1,5% lub 4,73 g Ti08 przy PVK=6,5%. Lakieruje sie lakierem o skla¬ dzie: PVK=ly5%: 60 g pasty malarskiej i 10 g Octanu etylu, PVK=6,5%: 63 g pasty malarskiej i 10 g octanu etylu.

Wyniki podano w tablicy.

Przyklad III. Zwykly lakier zawierajacy jako pigment Ti02 odpowiadajacy wymaganiom wedlug wynalazku.

Do lakieru wprowadza sie zgodnie z wynalazkiem rozdrobniony pigment rutylowy o przecietnej wiel- kosci czastek Dzv=0,15 milimikrona w takiej ilosci, aby otrzymac objetosciowe stezenie pigmentu wy¬ noszace 1,5% i 6,5%. Rozdrobniony pigment rutylo¬ wy wytwarza sie droga sedymentacji w ten sposób, ze zwykly pigment rutylowy wytworzony metoda siarczanowa (bez dodatkowej obróbki), majacy prze¬ cietna wielkosc czastek DZV=0,1S milimikrona (wielkosc srednicy ziaren najczesciej wystepujaca, oznaczona wedlug DIN 53 206, BI. 1), miesza sie z woda tak, aby otrzymac zawiesine zawierajaca 5% substancji stalej.

Zawiesine dysperguje sie w ciagu 5 minut w szybkoobrotowym mieszalniku i nastepnie napelnia nia butle ze sztucznego tworzywa. W celu przepro¬ wadzenia sedymentacji butle umieszcza sie w kli¬ matyzowanej szafie testowej w temperaturze 60— 70°C. Po uplywie 10 dni odprowadza sie za pomoca ssacego lewara górne 15 cm zawiesiny i odwiro¬ wuje w tulejkach wirówkowych w ciagu 20 minut przy 3800 obrotach/minute. Roztwory stanowiace górne warstwy, nadal jeszcze bardzo metne, gro¬ madzi sie, zakwasza kwasem solnym do wartosci pH 5,5 i doprowadza do stanu wrzenia, przy czym pigment ostatecznie koaguluje. Frakcje te laczy sie z pozostaloscia z tulejek wirówkowych, odsacza ra¬ zem i plucze woda zawierajaca wymieniacz jono¬ wy az do otrzymania obojetnego przesaczu. Osad suszy sie pod zmniejszonym cisnieniem w temperatu¬ rze 40°C w ciagu 8 godzin. Poczawszy od produktu wyjsciowego, az do produktu koncowego analizuje sie optycznymi metodami wielkosc czastek.

Wyniki analiz sa nastepujace: DZv w milimikronach log. rozkladu produkt wyjsciowy 0,181 1,40 55 Produkt koncowy 0,153 1,40 Paste malarska i lakier wytwarza sie w sposób analogiczny do opisanego w przykladzie II. Zdol¬ nosc rozpraszania i zdolnosc krycia otrzymanego lakieru podano w tablicy.

Przyklad IV. Lakier zawierajacy pecherzyki powietrza i zwykly pigmerit z Ti02.

Stosuje sie pigment opisany w przykladzie II i zestaw powlokowy odpowiadajacy opisanemu w 65 przykladzie I. Lakier ma nastepujacy sklad:101175 8 PVK=1,5%: 52 g pasty malarskiej i 25 g miesza¬ niny benzyny lakowej i benzyny lekkiej 1:1, PVK=6,5%: 55 g pasty malarskiej i 25 g miesza¬ niny benzyny lakowej i benzyny lekkiej 1:1.

Wyniki podano w tablicy.

Przyklad V. Lakier porowaty zawierajacy pigment z Ti02 wedlug wynalazku.

Stosuje sie rozdrobniony pigment rutylowy opi¬ sany w przykladzie III i zestaw powlokowy oraz lakier jak w przykladzie- IV. Wyniki podano w tablicy.

Tablica Zestaw powlokowy Przyklad I Przyklad II PVK 1,5 PVK 6,5 Przyklad III PVK 1,5 PVK 6,5 Przyklad IV PVK 1,5 PVKi 6,5 Przyklad V PVK 1,5 PVK 6,5 Przyklad VI PVK 6,5 Przyklad VII PVK 6,5 Zdolnosc rozpraszania mm-1 12,8 9,2 49,7 7,3 46,7 ,8 100,7 36,3 129,0 24,3 ,6 / Zdolnosc krycia mtylitr 1,4 1,2 ,8 1,0 ,3 ' 2,3 ,5 4,0 13,9 3,0 3,8 Wyniki podane w tablicy swiadcza o tym, ze la¬ kier porowaty zawierajacy zgodnie z wynalazkiem silniej rozdrobniony pigment rutylowy (przyklad V) ma w porównaniu z lakierem zawierajacym zwyk¬ ly pigment rutylowy (przyklad IV) sprawnosc op¬ tyczna wyzsza o okolo 30% w przypadku wartosci PVK wynoszacej 6,5%, a przy PVK=1,5% wyzsza nawet o okolo 70%. W zwyklych zestawach po¬ wlokowych bez porów powietrznych stosowanie pigmentu rutylowego o wiekszym rozdrobnieniu powoduje, zgodnie z oczekiwaniami, pogorszenie zdolnosci rozpraszania i krycia (przyklady II i III).

Przyklad VI. Lakier porowaty ze zwyklym wypelniaczem.

Przygotowuje sie srodki powlokowe z pecherzy¬ kami powietrza, zawierajace wypelniacz najodpo- 45 50 55 wiedniejszy dla znanych srodków powlokowych (kalcyt o przecietnej wielkosci czastek Dzv=2,40 milimikrona), przy wartosci PVK=6,5%, stosujac: jako podstawe chlorokauczuk i nastepujacy sklad: ,0 g chlorokauczuku o przecietnym ciezarze mo¬ lowym Mw=185 000, 100,0 g chloroformu, ,0 g lekkiej benzyny, 3,1 g kalcytu Paste rozciera sie w ciagu 3 godzin w wahadlowym mlynie kulowym. Wyniki podano w tablicy.

Przyklad VII. Lakier porowaty z wypelnia¬ czem wedlug wynalazku.

Stosuje sie sklad podany w przykladzie VI, ale wypelniacz stanowi zgodnie z wynalazkiem kalcyt o przecietnej wielkosci czastek Dzv= 1,50 milimikro¬ na. Wyniki podano w tablicy.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania porowatych lakierów za¬ wierajacych spoiwo, zwykle srodki pomocnicze oraz biale pigmenty i/lub wypelniacze, znamienny tym, ze w spoiwie dysperguje sie biale pigmenty o prze¬ cietnej wielkosci czastek mniejszej co najmniej o 10%, korzystnie o 20—50% i/lub biale wypelnia¬ cze, których przecietna wielkosc czastek jest mniej¬ sza co najmniej o 10%, korzystnie o 20—80%, od przecietnej wielkosci czastek Dzv optymalnej w przypadku spoiw nie zawierajacych pecherzyków powietrza, po czym droga suszenia dyspersje te przeprowadza sie w lakiery porowate.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dysperguje sie dwutlenek tytanu, siarczek cynku, tlenek cynku, zasadowy weglan olowiu, zasadowy siarczan olowiu, trójtlenek antymonu, siarczan baru, weglan wapnia, krzemian wapnia, siarczan wapnia, kaolin, dolomit, lyszczyk, krede, maczke kwarcowa lub talk.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze dysperguje sie dwutlenek tytanu w postaci rutylu o przecietnej wielkosci czastek wynoszacej najwy¬ zej 0,21 milimikrona, korzystnie 0,18—0,12 milimik¬ rona.

4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze dysperguje sie dwutlenek tytanu w postaci anata- zu o przecietnej wielkosci czastek wynoszacej naj¬ wyzej 0,24 milimikrona, korzystnie 0,22—0,14 mili¬ mikrona.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze biale pigmenty lub wypelniacze dys^rguje sie w ilosci 0,3—400% wagowych, korzystnie 5—100% wagowych, w stosunku do masy porowatego la¬ kieru. LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 2655/78 — 90 egz. Cena 45 zl -V