PL170232B1 - Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny wysychający na powietrzu - Google Patents

Abstract

Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny wysychający na powietrzu, zawierający 20-85 części wagowych spoiwa, którymjest wodorozcieńczalna alkidowa żywica poliestrowa otrzymana z użyciem oleju schnącego, alkoholu wielowodorotlenowego, kwasu dwukarboksylowego lub jego bezwodnika, oraz (w częściach wagowych) 0-70 pigmentów i wypełniaczy, 1-25 rozpuszczalników organicznych, korzystnie butoksyetanolu lub etoksyetanolu i butanolu, 2-8 środków powodujących wysychanie, korzystnie sykatywę kobaltową, manganową, ołowiową lub wapniową, 0,1-15 środków pomocniczych 14-40 wody, znamienny tym, żejako spoiwo zawiera (w częściach wagowych) wodorozcieńczalną alkidową żywicę poliestrową otrzymaną z 60-90 oleju schnącego, korzystnie oleju sojowego i/lub lnianego, 15-22 alkoholu wielowodorotlenowego, korzystnie pentaerytrytu, 20-38 kwasu dwukarboksylowego lub jego bezwodnika, 3-9 dwubezwodnika 3,3', 4,4'-benzofenonotetrakarboksylowego i/lub 3-8 bezwodnika piromelitowego i ewentualnie 1-5 maleinizatu oleju sojowego, o końcowej liczbie kwasowej 35-45 mg KOH/g.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyrób lakierowy wodorozcieńczalny (lakier, emalia, podkład) wysychający na powietrzu w temperaturze otoczenia.

Wodorozcieńczalne wyroby lakierowe znajdują od szeregu lat rosnące zastosowanie w praktyce Już w 1974 roku w podstawowym podręczniku Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen (Verlag V A. Colomb, Oberschwandorf - Berlin 1974) cytowana jest obszerna literatura dotycząca tego typu wyrobów. Jako ich główne zalety wymieniane są np. ograniczenia zanieczyszczenia powietrza przez zmniejszenie emisji rozpuszczalników organicznych i niepalność. Jako spoiwa do tego wyrobów mogą być stosowane wodorozcieńczalne żywice alkidowe o znacznej zawartości grup jonogennych, najczęściej karboksylowych (liczba kwasowa żywic wynosi od 20 do 70 mg KOH/g) zobojętnionych aminami alifatycznymi Iub amoniakiem.

Z polskiego opisu patentowego nr 144 771 znane są wodorozcieńczalne wyroby lakierowe wysychające w temperaturze podwyższonej (lakier, farba, emalia), w których jednym ze składników spoiwa jest modyfikowana żywica poliestrowa typu alkidowego otrzymana przez alkoholizę oleju lnianego Iub dehydratyzowanego oleju rycynowego, estryfikację kwasami żywicznymi kalafonii i addycję do tak otrzymanego estru bezwodnika maleinowego. W celu uzyskania wodorozcieńczalności żywicę poddano hydrolizie i częściowej estryfikacji mieszaniną wody i jednowodorotlenowego alkoholu np. izopropanolu i zobojętniono trietyloaminą.

Jako drugi składnik spoiwa zastosowano żywicę melaminowo-formaldehydową.

Wyrób niepigmentowany (lakier) sporządzono przez rozcieńczenie spoiwa etoksyetanolem, a następnie wodą. Wyrób pigmentowany (emalia, podkład) sporządzono przez utarcie w młynku perełkowym pigmentów i wypełniaczy z częścią spoiwa i rozpuszczalników organicznych (butoksyetanol, etoksyetanol, izopropanol) na pastę pigmentową i wymieszanie jej w mieszalniku z pozostałą ilością spoiwa, rozpuszczalników organicznych oraz środkiem pomocniczym i rozcieńczenie wodą. Po nałożeniu na podłoże i wysuszeniu w podwyższonej temperaturze (110- 150°C w zależności od rodzaju wyrobu) uzyskano powłoki o doby/ch właściwościach użytkowych.

Z opisu patentowego USA nr 4 996 259 znane są wyroby lakierowe, w których spoiwo lakierowane zawierało do 95% wagowych wodorozcieńczalnej żywicy aikidowej zawierającej od 30 do 70% wagowych wbudowanych estrowo nienasyconych kwasów tłuszczowych i w której co najmniej 80% wolnych grup karboksylowych pochodziło z merów kwasu metakrylo170 232 wego szczepionego obok innych monomerów winylowych, akrylowych i metakrylowych na resztach nienasyconych kwasów tłuszczowych. W celu przeprowadzenia żywicy w postać wodorozcieńczalną dodawano butoksyetanol do uzyskania 87% roztworu i zobojętniono rozcieńczonym wodnym roztworem amoniaku do wartości pH = 8,2 - 8,4 uzyskując roztwór lub stabilną emulsję o zawartości około 40% wagowych żywicy.

Wyroby pigmentowane zawierające tak przygotowaną żywicę jako główny składnik spoiwa sporządzono przez utarcie jej w młynku perełkowym z bielą tytanową, sykatywami kobaltową, cyrkonową, barową do wyrobów wodorozcieńczalnych, częścią środków pomocniczych (przeciw kożuszemu i pienieniu), niewielką ilością wody amoniakalnej i wodą, a następnie zmieszanie z pozostałymi składnikami spoiwa, środkami pomocniczymi i dodatkową ilością wody amoniakalnej. Powłoki nałożone na podłoże drewniane wykazywały między innymi czas wysychaniado pyłosuchości (non-tacky) równy 90 min., czas całkowitego wyschnięcia (bone dry) zawierający się w przedziale 2,5-3,5 godziny, dobry połysk i mały stopień kredowania.

Lakier wodorozcieńczalny sporządzono przez zmieszanie w mieszalniku przygotowanej w poprzednio opisany sposób, rozcieńczonej i zobojętnionej żywicy z pozostałymi składnikami spoiwa, wodą amoniakalną, sykatywami, rozpuszczalnikami (etoksyetanol), środkami pomocniczymi i rozcieńczanie wodą. Po nałożeniu na drewno powłoka lakiernicza miała czas schnięcia do pyłosuchości dłuższy niż dla wyrobów pigmentowanych przy takim samym czasie całkowitego wyschnięcia oraz pozostałe właściwości zbliżone do powłok z wyrobu pigmentowanego

W obu cytowanych opisach patentowych widoczne jest dążenie twórców do sporządzania wodorozcieńczalnych wyrobów lakierowych o możliwie szerokim zakresie zastosowań (jako podkład, emalia, lakier) z wykorzystaniem jednego typu spoiwa nadającego wyrobom pożądane cechy użytkowe.

W znanych wodorozcieńczalnych wyrobach lakierowych stosuje się jako spoiwo żywice alkidowe otrzymane z użyciem składników kwasowych zawierających jedną grupę bezwodnikową (np. bezwodnik ftalowy) lub jedną grupę bezwodnikową i jedną kwasową (np. bezwodnik trimelitowy). Użycie takich składników kwasowych prowadzi do liniowego wzrostu cząsteczki żywicy. Otrzymuje się żywicę o niewielkiej masie cząsteczkowej, a więc i niewielkiej lepkości, o zaledwie jednej lub dwóch końcowych grupach karboksylowych. Tymczasem stopień wodorozcieńczalności wyrobów w dużej mierze zależy od liczby wolnych grup karboksylowych w żywicy alkidowej.

Okazało się, ze można otrzymać wyrób o znacznie podwyższonej wodorozcieńczalności, jeżeli w jego składzie znajdzie się żywica alkidowa otrzymana z użyciem dwubezwodników dodanych w określonej ilości.

Stwierdzono, ze wodorozcieńczalny wyrób lakierowy według wynalazku o dobrych właściwościach użytkowych, stosowany jako kit, podkład, emalia lub lakier, zawierający 0-70 części wagowych pigmentów i wypełniaczy, 1-25 części wagowych rozpuszczalników organicznych, korzystnie butoksyetanolu lub etoksyetanolu i butanolu, 2-8 części wagowych środków powodujących wysychanie, korzystnie sykatywy kobaltową, manganową, ołowiową lub wapniową, 0,1-15 części wagowych środków pomocniczych odpieniających, poprawiających rozlewność i zapobiegających kożuszeniu i 4-40 części wagowych wody charakteryzuje się tym, ze jako spoiwo zawiera 20-85 części wagowych wodorozcieńczalnej alkidowej żywicy poliestrowej otrzymanej z 60-90 części wagowych oleju schnącego, korzystnie oleju sojowego i/lub lnianego, 15-22 części wagowych alkoholu wielowodorotlenowego, korzystnie pentaerytrytu, 20-38 części wagowych kwasu dwukarboksylowego lub jego bezwodnika, 3-9 części wagowych dwubezwodnika 3,3', 4,4'-benzotenonotctr'akarboksylowego i/lub 3-8 części wagowych bezwodnika piromelitowego i ewentualnie 1-5 części wagowych maleinizatu oleju sojowego. Żywicę tę, o końcowej liczbie kwasowej 35-45 mg KOH/g stosuje się jako spoiwo w postaci 85% wagowo roztworu, o lepkości około 15 Pa · s w mieszaninie butoksyetanolu i butanolu użytych w stosunku wagowym 1 : 2 zobojętnionego trietyloaminą lub amoniakiem do pH 8-8,5.

Zastosowanie dwubezwodników powoduje w etapie addycji ich dwóch grup bezwodnikowych istotne zwiększenie masy cząsteczkowej produktu i szybki wzrost lepkości, a także wygenerowanie z każdej cząsteczki dwubezwodnika dwóch grup karboksylowych stanowiących

170 232 boczne podstawniki łańcucha poliestru. Obecność tych grup w wyrobie prowadzi, po ich zobojętnieniu, do wyraźnego polepszenia wodorozcieńczalności i pozwala ograniczyć udział rozpuszczalników wspomagających w wyrobie.

Grupy te mogą jednak wcześniej, w procesie syntezy, uczestniczyć w reakcji polikondensacji, co przy dużej masie cząsteczkowej produktu addycji powoduje trudne do uniknięcia niebezpieczeństwo żelowania żywicy. Z tego względu dwubezwodniki nie były dotychczas stosowane do syntezy wodorozcieńczalnych alkidowych żywic poliestrowych. Zastosowanie w wyrobie żywicy alkidowej o składzie według wynalazku, z dodatkiem dwubezwodników w ściśle określonej ilości, pozwala na uniknięcie niebezpieczeństwa żelowania.

Wodorozcieńczalne - podkład i emalię według wynalazku sporządza się ucierając w młynku perełkowym pigmenty i wypełniacze, około 1/3 (wagowo) ilości spoiwa, środki pomocnicze odpieniające, poprawiające rozlewność i zapobiegające kożuszeniu, część rozpuszczalników organicznych oraz całą ilość wody na pastę pigmentową, którą miesza się w mieszalniku z pozostałą ilością spoiwa, środkami powodującymi wysychanie i rozcieńcza się pozostałą ilością rozpuszczalników organicznych.

Kit wodorozcieńczalny według wynalazku sporządza się przez zmieszanie i utarcie na trójwalcarce pigmentów, wypełniaczy, spoiwa, środków powodujących wysychanie, środków pomocniczych odpieniających i poprawiających rozlewność, rozpuszczalników organicznych i wody

Lakier wodorozcieńczalny według wynalazku sporządza się mieszając w mieszalniku spoiwo, część rozpuszczalników organicznych, środki pomocnicze odpieniające i poprawiające rozlewność, wodę i pozostałą część rozpuszczalników organicznych.

Barwiący lakier wodorozcieńczalny przeznaczony na powierzchnie drewniane sporządza się jak lakier, dodając obok wyżej wymienionych składników wodny roztwór barwnika.

Wyroby lakierowe według wynalazku (kit, podkład, emalia, lakier) odznaczają się dobrymi właściwościami technologicznymi przy nakładaniu na podłoże i schną na powietrzu w temperaturze pokojowej osiągając I stopień wyschnięcia po 1,5-4 godzinach, III stopień wyschnięcia po 24 godzinach dając powłoki o dobrych właściwościach użytkowych.

Wyroby lakierowe wodorozcieńczalne wysychające na powietrzu przedstawiono szczegółowo w podanych przykładach.

Przykład I. Sporządza się emalię wodorozcieńczalną schnącą na powietrzu.

W młynku perełkowym uciera się pastę pigmentową, w której spoiwemjest 15,3 części wagowych (1/3 całkowitej ilości w wyrobie) zobojętnionego tnetyloaminą do pH 8,0-8,5 roztworu żywicy o stężeniu 85% wagowych otrzymanej w reakcji 82 części wagowych oleju sojowego, 18 części wagowych pentaerytrytu, 30 części wagowych bezwodnika ftalowego, 8 części wagowych dwubezwodnika 3,3', 4,4/-benzofenonotetrakarboksylowego (końcowa liczba kwasowa żywicy wynosiła 38 KOH/g) i rozpuszczonej do podanego wyżej stężenia i lepkości 15 Pa · s w mieszaninie butoksyetanolu i butanolu użytych w stosunku wagowym 1:2. Pozostałymi składnikami pasty są 23 części wagowe bieli tytanowej, 0,1 części wagowej bieli cynkowej gatunku złota pieczęć, 1,1 części wagowych środków pomocniczych odpieniających, poprawiających rozlewność i zapobiegających kożuszeniu, 6 części wagowych butoksyetanolu oraz 15 części wagowych wody. Po utarciu pastę pigmentową miesza się w mieszalniku z 30,8 częściami wagowymi (pozostałymi 2/3 całkowitej ilości) opisanego wyżej spoiwa, 0,6 części wagowej sykatywy kobaltowej o zawartości 6% wagowych Co, 1,5 części wagowej sykatywy ołowiowej o zawartości 20% wagowych Pb o 0,07 części wagowej sykatywy wapniowej o zawartości 4% wagowych Ca oraz 11,5 częściami wagowymi butanolu, a następnie tak przygotowaną emalię nanosi na podłoże. Czas schnięcia emalii do osiągnięcia I stopnia wyschnięcia wynosi 1,5 godzin, III stopnia wyschnięcia -18 godzin.

Przykład II. Sporządza się farbę podkładową wodorozcieńczalną, schnącą na powietrzu.

W młynku perełkowym uciera się pastę pigmentową o składzie· 13 części wagowych (1/3 całkowitej ilości w wyrobie) spoiwa wodorozcieńczalnego opisanego w przykładzie I, 3 części wagowych bieli cynkowej gatunku złota pieczęć, 25 części wagowych mikrotalku M 30,5 części wagowych węglanu wapniowego strącanego, 1,1 części wagowych środków pomocniczych:

170 232 odpieniających, poprawiających rozlewność i zapobiegających kożuszeniu, 4,7 części wagowych butoksyetanolu oraz 15 części wagowych wody.

Po utarciu pastę pigmentową miesza się w mieszalniku z 26 częściami wagowymi spoiwa (pozostałymi 2/3 całkowitej ilości), 0,6 części wagowej sykatywy kobaltowej o zawartości 6% wagowych kobaltu, 1,5 części wagowych sykatywy ołowiowej o zawartości 20% wagowych Pb i 0,07 części wagowej sykatywy wapniowej o zawartości 4% wagowych Ca oraz 10 częściami wagowymi butanolu, a następnie tak przygotowaną emalię nanosi się na podłoże uzyskując I stopień wyschnięcia po 1,5 godzinie, a III stopień wyschnięcia po 18 godzinach.

Przykład III. Sporządza się kit wodorozcieńczalny schnący na powietrzu przez utarcie w trójwalcarce mieszaniny 28,5 części wagowych spoiwa opisanego w przykładzie I, 19,5 części wagowych bieli tytanowej, 19,5 części wagowych węglanu wapnia strąconego, 20,5 części wagowych mikrotalku M 30, 2 części wagowych sykatywy Mn-Aqua 6% (do wyrobów wodorozcieńczalnych), 4 części wagowych środków pomocniczych odpieniających i poprawiających rozlewność, 2 części wagowych butanolu i 1 części wagowej etoksyetanolu, a następnie wymieszanie w mieszalniku z 1 częścią wagową butanolu, 1 częścią wagową etoksyetanolu 14 częściami wagowymi wody.

Przykład IV. Sporządza się bezbarwny lakier wodorozcieńczalny schnący na powietrzu przez zmieszanie w mieszalniku 61,7 części wagowych spoiwa opisanego w przykładzie I, 10 części wagowych butoksyetanolu, 1,1 części wagowej środków pomocniczych poprawiających rozlewność, odpieniających i zapobiegających kożuszeniu, 0,6 części wagowej sykatywy kobaltowej o zawartości 6% wagowych Co, 1,5 części wagowych sykatywy ołowiowej o zawartości 20% wagowych Pb, 0,07 części wagowej sykatywy wapniowej o zawartości 4% wagowych Ca, 10 części wagowych wody i 15 części wagowych butanolu, a następnie tak przygotowany lakier nakłada się na podłoże. Uzyskana powłoka osiąga I stopień wyschnięcia po 2 godzinach.

Przykład V. Sporządza się barwiący lakier wodorozcieńczalny schnący na powietrzu przeznaczony na powierzchnie drewniane postępując jak w przykładzie III, z tą różnicą, ze obok wymienionych składników dodaje się 1 część wagową barwnika rozpuszczonego w wodzie.

Lakier barwiący nakłada się na powierzchnię drewnianą. Uzyskana powłoka osiąga I stopień wyschnięcia po 4 godzinach nadając drewnu barwny efekt dekoracyjny i podkreślając naturalną fakturę i rysunek słoi.

170 232

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny wysychający na powietrzu, zawierający 20-85 części wagowych spoiwa, którym jest wodorozcieńczalna alkidowa żywica poliestrowa otrzymana z użyciem oleju schnącego, alkoholu wielowodorotlenowego, kwasu dwukarboksylowego lub jego bezwodnika, oraz (w częściach wagowych) 0-70 pigmentów i wypełniaczy, 1-25 rozpuszczalników organicznych, korzystnie butoksyetanolu Iub etoksyetanolu i butanolu, 2-8 środków powodujących wysychanie, korzystnie sykatywę kobaltową, manganową, ołowiową Iub wapniową, 0,1 -15 środków pomocniczych i 4-40 wody, znamienny tym, ze jako spoiwo zawiera (w częściach wagowych) wodorozcieńczalną alkidową żywicę poliestrową otrzymaną z 60-90 oleju schnącego, korzystnie oleju sojowego i/lub lnianego, 15-22 alkoholu wielowodorotlenowego, korzystnie pentaerytrytu, 20-38 kwasu dwukarboksylowego Iub jego bezwodnika, 3-9 dwubezwodnika 3,3', 4,4'-benzofenonotetrakarboksylowego i/lub 3-8 bezwodnika piromelitowego i ewentualnie 1-5 maleinizatu oleju sojowego, o końcowej liczbie kwasowej 35-45 mg KOH/g.