PL193255B1

PL193255B1 - Sposób powlekania podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna oraz podłoże z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna pokryte powłoką

Info

Publication number: PL193255B1
Application number: PL362434A
Authority: PL
Inventors: Leif Tommy Persson; Lindell Ann Kerstin Birgitta Kjellqvist
Original assignee: Akzo Nobel Nv
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2007-01-31
Also published as: EP1343939A1; DE60130251T2; CZ20031720A3; AU2002240836A1; DE60130251D1; PL362434A1; WO2002050374A1; EP1343939B2; CN1481465A; CN100522522C; CN1788954A; CZ304627B6; DE60130251T3; EP1343939B1; CN1240906C; ATE371767T1; CN1788953A; CN100361795C; PT1343939E

Abstract

1. Sposób powlekania pod lo za z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna, znamien- ny tym, ze na pod lo ze nanosi si e pow lok e prasownicz a w postaci wodnej dyspersji koloidalnej, do powleczonego pod lo za doprowadza si e ciep lo i ci snienie w celu utwardzenia pow loki prasowniczej i otrzymania pod lo za z g ladk a warstw a pow lokow a, przy czym ci snienie jest takie, ze pod lo ze nie zostaje ca lkowicie sprasowane, nast epnie po utwardzeniu pow loki prasowniczej na pod lo ze nanosi si e pow lok e nawierzchniow a i utwardza si e pow lok e nawierzchniow a. 7. Pod lo ze z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna pokryte pow lok a prasownicz a i co najmniej jedn a radiacyjnie utwardzaln a warstw a pow lokow a, zawieraj ace nieprzereagowane wi azania podwójne, przy czym ilo sc nieprzereagowanych wi aza n podwójnych w pod lo zu po utwar- dzaniu radiacyjnie utwardzalnej warstwy pow loki, oznaczona przez chromatografi e-spektrometri e w podczerwieni, wynosi poni zej 15% ca lkowitej ilo sci wi aza n podwójnych obecnych w nieutwar- dzonej kompozycji pow lokowej. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób powlekania podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna oraz podłoże z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna pokryte powłoką.

Podłoża z przetworzonego drewna stanowią podłoża wytworzone z cząstek, włókien, płatków lub wiórów drewna, takie jak płyta pilśniowa twarda, płyta pilśniowa o średniej gęstości, płyta z orientowanych pasm, określana również jako płyta segmentowa (wafer board), płyta płatkowa (flake board), płyta wiórowa oraz płyta wiórowa z cząstek drewna (particle board). Takie podłoże z przetworzonego drewna wytwarza się zazwyczaj na ciepło pod ciśnieniem z cząstek, włókien, płatków lub wiórów. Podłoże z przetworzonego drewna zazwyczaj wytwarza się przez obróbkę cząstek, płatków, wiórów lub włókien środkiem wiążącym, a następnie uformowanie poddanych obróbce cząstek, płatków, wiórów lub włókien w postać maty, na sucho lub na mokro. Matę następnie sprasowuje się w zagęszczone podłoże, zazwyczaj w postaci arkusza, na ciepło pod ciśnieniem. W tym etapie sprasowania matę sprasowuje się do mniej niż 10% jej wyjściowej grubości, czyli w grubości podłoże jest ściśnięte w ponad 90%. W procesie mokrym wodę wyciska się z maty podczas etapu sprasowania, a w procesie suchym cząstki sprasowuje się dokładnie ze sobą. Środek wiążący łączy cząstki, płatki, wióry lub włókna i zwiększa strukturalną wytrzymałość i integralność podłoża z przetworzonego drewna oraz jego wodoodporność. W razie potrzeby podłoże z przetworzonego drewna można uformować w żądany kształt lub można mu nadać teksturowaną powierzchnię, taką jak tekstura słojów drewna. Do typowych przykładowych podłoży z przetworzonego drewna należy płyta pilśniowa twarda, płyta pilśniowa o średniej gęstości (MDF), płyta pilśniowa o dużej gęstości (HDF) i płyta wiórowa.

Przykładowo, w publikacji JP 57-113051 A ujawniono sposób wytwarzania płyty pilśniowej. W dokumencie opisano, że w wyniku warzenia wiórów drzewnych otrzymuje się materiał włóknisty, po czym dodaje się żywicy klejowej. Mieszaninę następnie sprasowuje się na gorąco w płytę pilśniową. Zazwyczaj taką mieszaninę zasadniczo sprasowuje się podczas prasowania na gorąco. Po sprasowaniu płytę pilśniową wyjmuje się z gorącej prasy. Następnie płytę pilśniową powleka się wodnym roztworem związku estrowego w powlekarce, urządzeniu do powlekania przez polewanie albo natryskowo. Wadą takiego sposobu jest to, że stosunkowo duża ilość wodnego roztworu wnika do płyty pilśniowej.

Problem występujący przy powlekaniu podłoża drewnianego, drewnopodobnego i/lub zawierającego celulozę stanowi stosunkowo silne wchłanianie farby przez podłoże. Powoduje to wzrost zużycia farby w przypadku takich podłoży, w porównaniu z podłożami o małej chłonności lub niechłonnymi. Ponadto, stosunkowo duża ilość farby niezbędna do powlekania podłoża powoduje, że ogólny czas suszenia wydłuża się, a z warstwy powłoki trzeba odparować większą ilość rozpuszczalnika.

Dodatkowe problemy pojawiają się, gdy utwardzalne radiacyjnie kompozycje powłokowe nanosi się na podłoża drewniane, drewnopodobne i/lub zawierające celulozę. Taki sposób opisano przykładowo w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4675234. W dokumencie tym opisano nanoszenie cienkiej warstwy radiacyjnie utwardzalnej powłoki na różne podłoża, przykładowo na drewno lub papier. W celu otrzymania cienkiej warstwy na wierzchu takich podłoży, należy nałożyć stosunkowo dużą ilość materiału powłokowego. Wadę takiego sposobu stanowi to, że część materiału powłokowego, która wnika w podłoże, nie utwardzi się podczas napromieniowania, gdyż promieniowanie nie dojdzie do niego. Nieutwardzony materiał może stanowić problemy związane ze zdrowiem, bezpieczeństwem i ochroną środowiska.

Obecnie, podstawowym zadaniem przemysłu lakierniczego jest konieczność zmniejszenia emisji rozpuszczalników, zwłaszcza lotnych węglowodorów, do powietrza. Ważne są również problemy z niecał kowicie utwardzonymi materiał ami radiacyjnie utwardzalnymi.

Wynalazek dotyczy sposobu powlekania podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna przy zmniejszonym zużyciu farby. Sposób według wynalazku polega na tym, że na podłoże nanosi się powłokę prasowniczą w postaci wodnej dyspersji koloidalnej, do powleczonego podłoża doprowadza się ciepło i ciśnienie w celu utwardzenia powłoki prasowniczej i otrzymania podłoża z gładką warstwą powłokową, przy czym ciśnienie jest takie, że podłoże nie zostaje całkowicie sprasowane, następnie po utwardzeniu powłoki prasowniczej na podłoże nanosi się powłokę nawierzchniową i utwardza się powłokę nawierzchniową.

W kontekście niniejszego wynalazku ciś nienie takie, przy którym podłoże nie zostaje całkowicie sprasowane, stanowi ciśnienie, przy którym średnia grubość podłoża zmniejsza się o mniej niż 10% wartości wyjściowej.

PL 193 255 B1

Sposób, w którym podłoże nie zostaje całkowicie sprasowane, stanowi dowolny sposób, w którym podłoże jest miejscowo sprasowane o więcej niż 10%, ale w którym średnia grubość podłoża zmniejsza się o mniej niż 10% wartości wyjściowej. Takie miejscowe sprasowanie może wystąpić, gdy na podłoże nakłada się specjalny wzór w etapie, w którym podłoże poddaje się działaniu ciepła i ciśnienia.

W sposobie według wynalazku powłokę prasowniczą wykorzystuje się do uszczelnienia powierzchni podłoża i do zmniejszenia wchłaniania przez nie farby. Powłokę prasowniczą nakłada się jako wodną koloidalną dyspersję, określaną również jako emulsja lateksu polimerowego. Taka powłoka prasownicza zawiera cząstki polimeru etylenowo nienasyconego monomeru o Tg w zakresie 10 100°C, oraz cząstki napełniacza i/lub pigmentu.

Spolimeryzowana emulsja lateksowa przydatna do wytwarzania gładkiej, twardej powłoki na powierzchni lub krawędzi podłoża zawiera 10 - 60% wag., w stosunku do części stałych emulsji, cząstek polimeru etylenowo nienasyconego monomeru, o Tg w zakresie 10 - 100°C i 40 - 60% wag., w stosunku do części stał ych emulsji, czą stek pigmentu i/lub napeł niacza.

Powłoka prasownicza zazwyczaj nie tylko tworzy gładką powłokę na powierzchni i/lub krawędziach podłoża, ale również warstwę, która poprawia przyczepność pomiędzy podłożem i jakimikolwiek dodatkowymi warstwami powłokowymi, które nanosi się na podłoże.

Emulsję lateksową można nanosić na podłoże z wykorzystaniem zwykłych środków, takich jak powlekarka działająca na zasadzie polewania, dysza natryskowa, powlekarka walcowa, powlekarka przepływowa lub przez wytłaczanie, które jest szczególnie przydatne przy powlekaniu krawędzi. Warstwę można nanosić na więcej niż jedną stronę podłoża, np. na wierzch i spód lub wzdłuż krawędzi zasadniczo płaskiego podłoża, albo na powierzchnię konturowego podłoża, takiego jak wypraska lub formowany panel drzwi.

W celu przyspieszenia odparowania wody z emulsji lateksowej, podłoże ewentualnie podgrzewa się przed naniesieniem emulsji lateksowej w temperaturze w zakresie 30 - 80°C, korzystnie 40 60°C, przez 10 sekund - 5 minut.

Warstwę lateksu suszy się w celu otrzymania utwardzonej warstwy w wyniku zmniejszenia zawartości wilgoci. Zazwyczaj warstwę suszy się do zawartości wilgoci w zakresie 0 - 20% wag., w stosunku do zawartości części stałych w warstwie. Odpowiednią temperaturę suszenia i czas suszenia dogodnie dobiera się do stosowanej spolimeryzowanej emulsji lateksowej i grubości nakładanej warstwy. Odpowiednia temperatura suszenia wynosi zazwyczaj od temperatury otoczenia do 120°C, korzystnie 50 - 80°C. Czas suszenia odpowiednio skraca się w przypadku zastosowanej wyższej temperatury suszenia oraz wydłuża się w przypadku zastosowanej niższej temperatury suszenia. Przydatne są zwykłe środki suszące, takie jak suszarka konwekcyjna z obiegiem powietrza lub suszarka taśmowa z tunelem ogrzewanym promiennikami podczerwieni.

Wysuszoną warstwę sprasowuje się następnie przez pewien czas pod ciśnieniem w zakresie 1,1 - 3,5 x 10³ kPa, korzystnie 0,14 - 2,0 x 10³ kPa. Powleczoną warstwę można ogrzewać podczas działania ciśnienia. Temperaturę i czas dopasowuje się tak, aby zapobiec rozkładowi termicznemu otrzymanej powłoki lub podłoża lub przyklejaniu się powłoki do płyt prasy. Odpowiednia temperatura wynosi zazwyczaj 20 - 300°C.

Po etapie prasowania lub równocześnie z nim warstwę lateksu utwardza się w warunkach czasu utwardzania i temperatury utwardzania, odpowiednich dla zastosowanej spolimeryzowanej emulsji lateksowej. Czas i temperaturę utwardzania dobiera się tak, aby zapobiec rozkładowi termicznemu otrzymanej powłoki lub podłoża. Stosowna temperatura utwardzania wynosi zazwyczaj 20 - 300°C, korzystnie 170 - 235°C, a stosowny czas utwardzania wynosi od 120 minut do 1 - 5 sekund, korzystnie od 30 do 1 minuty.

Etap utwardzania korzystnie prowadzi się równocześnie pod stosownym ciśnieniem utwardzania, odpowiednim dla zastosowanej spolimeryzowanej emulsji lateksowej. Odpowiednie ciśnienie utwardzania wynosi 0,1 - 3,5 x 10³ kPa, korzystnie 0,14 - 2,0 x 10³ kPa. Stosowna temperatura utwardzania wynosi 50 - 250°C, korzystnie 150 - 200°C. Stosowny czas utwardzania wynosi od 0,1 sek. do 5 minut. Zwykłe urządzenia do prasowania na gorąco, prasa do formowania z pneumatycznie lub hydraulicznie ściskanymi ogrzanymi płytami, są przydatne w sposobie periodycznym, a zwykłe urządzenia do prasowania na gorąco, takie jak para ogrzanych walców kalandra, szereg ogrzanych walców kalandra, para umieszczonych równolegle ogrzanych taśm przenośnika lub promienniki do utwardzania promieniowaniem UV, można stosować w sposobie prowadzonym metodą ciągłą, przeciskając

PL 193 255 B1 przez nie podłoże. Kalandrowanie w podwyższonej temperaturze jest korzystnym sposobem równoczesnego sprasowywania i utwardzania powłoki prasowniczej.

Na otrzymaną w ten sposób gładką warstwę powłokową na podłożu nanosi się następną warstwę powłoki, przykładowo powłoki nawierzchniowej. Zasadniczo nie istnieją ograniczenia odnośnie kompozycji powłokowej, którą można stosować jako powłokę nawierzchniową, pod warunkiem, że istnieje dobra przyczepność pomiędzy powłoką nawierzchniową i warstwą powłokową na wierzchu podłoża. Do wytwarzania powłoki nawierzchniowej można stosować zarówno pigmentowane jak i niepigmentowane kompozycje powłokowe. Z uwagi na zmniejszenie ilości rozpuszczalnika uwalnianego podczas suszenia i utwardzania powłoki nawierzchniowej, korzystnie stosuje się rozpuszczalnikowe materiały powłokowe o wysokiej zawartości suchej masy, wodne materiały powłokowe lub topliwe materiały powłokowe. Z uwagi na to, że wytwarzanie powleczonych podłoży według wynalazku w skali przemysłowej korzystnie realizuje się w krótkim przedziale czasowym, czasy utwardzania i suszenia powłoki nawierzchniowej powinny być możliwie jak najkrótsze. Utwardzanie i suszenie powłoki nawierzchniowej można przyspieszyć przez ogrzewanie podłoża, ale z uwagi na jego wrażliwość na ciepło nie zawsze jest to możliwe. Z tego względu korzystnie stosuje się radiacyjnie utwardzalne powłoki nawierzchniowe, które można utwardzić w stosunkowo krótkim czasie bez potrzeby zbyt znacznego ogrzewania podłoża.

Zazwyczaj nie zaleca się stosowania radiacyjnie utwardzalnych kompozycji powłokowych do powlekania drewnianych, drewnopodobnych i/lub zawierających celulozę podłoży, gdyż kompozycja powłokowa będzie wnikać w pory i z uwagi na to, że promieniowanie nie sięga do tych obszarów, otrzymuje się nieutwardzony materiał powłokowy. Może to powodować problemy związane ze zdrowiem, bezpieczeństwem i ochroną środowiska, np. w przypadku, gdy podłoże tnie się lub piaskuje. Problemy te występują przez lata po naniesieniu lakieru. Natomiast w sposobie według wynalazku powłokę prasowniczą nanosi się na podłoże przed nanoszeniem radiacyjnie utwardzalnej kompozycji powłokowej. Ta powłoka prasownicza skutecznie zapobiega wnikaniu radiacyjnie utwardzalnej kompozycji powłokowej w podłoże.

W sposobie według wynalazku jako radiacyjnie utwardzalną kompozycję powłokową stosuje się kompozycję powłokową, która utwardzana jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali λ < 500 nm lub promieniowaniem w postaci wiązki elektronów. Korzystny przykład promieniowania elektromagnetycznego o długości fali λ < 500 stanowi promieniowanie UV.

W powłokach nawierzchniowych stosowanych w sposobie według wynalazku można stosować zasadniczo dowolną radiacyjnie utwardzalną żywicę lub mieszaniny żywic. Takie żywice stanowią 20 100% wag. kompozycji. Korzystnie zawartość żywicy wynosi 30 - 90% wag., korzystniej 40 - 90% wag.

Stwierdzono, że żywice poliestroakrylanowe są bardzo przydatne do stosowania w kompozycjach powłok nawierzchniowych. Do przydatnych, dostępnych w handlu żywic poliestroakrylanowych należą: Crodamer UVP-215, Crodamer UVP-220 (obydwie z Croda), Genomer 3302, Genomer 3316 (obydwie z Rahn), Laromer PE 44F (z BASF), Ebecryl 800, Ebecryl 810 (obydwie z UCB), Viaktin 5979, Viaktin VTE 5969 i Viaktin 6164 (100%) (wszystkie z Vianova).

W kompozycjach powłok nawierzchniowych można również stosować żywice epoksyakrylanowe. Do przykładowych dostępnych w handlu żywic epoksyakrylanowych należą: Crodamer UVE-107 (100%), Crodamer UVE-130 (obydwie z Croda), Genomer 2254, Genomer 2258, Genomer 2260, Genomer 2263 (wszystkie z Rahn), CN 104 (z Cray Valley) oraz Ebecryl 3500 (z UCB).

W kompozycjach powłok nawierzchniowych można również stosować żywice polieteroakrylanowe. Do przykładowych dostępnych w handlu żywic polieteroakrylanowych należą: Genomer 3456 (z Rahn), Laromer P033F (z BASF), Viaktin 5968, Viaktin 5978 i Viaktin VTE 6154 (wszystkie z Vianova).

W kompozycjach powłok nawierzchniowych można również stosować żywice uretanoakrylanowe. Do przykładowych dostępnych w handlu żywic uretanoakrylanowych należą: CN 934, CN 976, CN 981 (wszystkie z Cray Valley), Ebecryl 210, Ebecryl 2000, Ebecryl 8800 (wszystkie z UCB), Genomer 4258, Genomer 4652 i Genomer 4675 (wszystkie z Rahn).

Do innych przykładowych radiacyjnie utwardzalnych żywic, które można stosować w kompozycjach powłok nawierzchniowych w sposobie według wynalazku, należą kationowe żywice utwardzalne UV, takie jak cykloalifatyczne żywice epoksydowe (Uvacure 1500, Uvacure 1501, Uvacure 1502, Uvacure 1530, Uvacure 1531, Uvacure 1532, Uvacure 1533, Uvacure 1534, Cyracure UVR-6100, Cyracure UVR-6105, Cyracure UVR-6110 i Cyracure UVR-6128, wszystkie z UCB Chemicals), albo SarCat K126 (z Sartomer), cykloalifatyczne epoksydy modyfikowane akrylanami, żywice na bazie

PL 193 255 B1 kaprolaktonu (SR 495 (= akrylan kaprolaktonu z Sartomer), Tone 0201 (= kaprolaktonotriol), Tone 0301, Tone 0305, Tone 0310, (wszystkie będące kaprolaktonotriolami z Union Carbide), eter diwinylowy alifatycznego uretanu, oligomer aromatycznego winyloeteru, bis-maleimid, eter diglicydylowy bisfenolu A lub glikolu neopentylowego, monomer akrylowy z hydroksylową grupą funkcyjną, żywica epoksydowa z hydroksylowymi grupami funkcyjnymi, epoksydowany olej lniany, epoksydowany polibutadien, eter glicydylowy lub częściowo akrylowana żywica epoksydowa z bisfenolu A.

W kompozycjach powłok nawierzchniowych stosowanych w sposobie według wynalazku można także stosować utwardzalne UV żywice wodne, takie jak alifatyczne dyspersje poliuretanowe (Lux 101 VP z Alberdingk Boley), zwłaszcza dyspersje poliuretanowe z (met)akryloilowymi grupami funkcyjnymi. Bardzo dobre wyniki można osiągnąć, gdy żywice poliuretanowe z (met)akryloilowymi grupami funkcyjnymi zawierają grupy tlenku alkilenu.

Do innych radiacyjnie utwardzalnych związków, które są przydatne do stosowania, należą przykładowo związki zawierające ugrupowania eteru winylowego, nienasycone żywice poliestrowe, związki akrylanowo-polieterpoliolowe, (met)akrylanowane epoksydowane oleje, hiperrozgałęzione poliestry (met)akrylanowane, silikonoakrylany, związki z maleimidowymi grupami funkcyjnymi, nienasycone żywice imidowe, związki nadające się do fotoinicjowanego kationowego utwardzania, albo ich mieszaniny.

W celu otrzymania odpowiedniej lepkości aplikacyjnej nawierzchniowej kompozycji powłokowej, można dodawać dobrze znane utwardzalne UV monomery, jako środki zmniejszające lepkość, a także reaktywne oligomery. Do takich reaktywnych oligomerów przykładowo należą: diakrylan glikolu tripropylenowego (TPGDA), diakrylan heksanodiolu (HDDA) i metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA).

Kompozycja może ponadto zawierać fotoinicjator lub mieszaninę fotoinicjatorów. Do przykładowych odpowiednich fotoinicjatorów, które można zastosować w radiacyjnie utwardzalnej kompozycji w sposobie według wynalazku należy benzoina, etery benzoiny, benzyloketale, α,α-dialkoksyacetofenony, α-hydroksy-alkilofenony, α-aminoalkilofenony, tlenki acylofosfiny, benzofenon, tioksantony, 1,2-diketony, oraz ich mieszaniny. Można także stosować kopolimeryzujące bimolekularne fotoinicjatory lub związki z maleimidowymi ugrupowaniami funkcyjnymi. W radiacyjnie utwardzalnej kompozycji powłokowej mogą być również obecne koinicjatory, takie jak koinicjatory na bazie amin. Można również stosować fotoinicjatory do utwardzania światłem dziennym.

Do przykładowych odpowiednich, dostępnych w handlu fotoinicjatorów należą: Esacure KIP 100F i Esacure KIP 150 (obydwa z Lamberti), Genocure BDK i Velsicure BTF (obydwa z Rahn), Speedcure EDB, Speedcure ITX, Speedcure BKL i Speedcure DETX (wszystkie z Lambson), Cyracure UVI-6990, Cyracure UVI-6974, Cyracure UVI-6976, Cyracure UVI-6992 (wszystkie z Union Carbide) oraz CGI-901, Darocur 184, Darocur 500, Darocur 1000 i Darocur 1173 (wszystkie z Ciba Chemicals).

Jednakże obecność fotoinicjatora nie jest niezbędna. Ogólnie, gdy promieniowanie w postaci wiązki elektronów stosuje się do utwardzania kompozycji, nie ma potrzeby dodawania fotoinicjatora. Gdy stosuje się promieniowanie UV, zazwyczaj dodaje się fotoinicjator.

Jakkolwiek całkowita ilość fotoinicjatora w kompozycji nie jest krytyczna, powinna to być ilość wystarczająca do osiągnięcia dopuszczalnego utwardzania powłoki w wyniku jej napromieniowania. Jednakże, ilość ta nie powinna być na tyle duża, aby wpływało to niekorzystnie na właściwości kompozycji. Ogólnie, kompozycja powinna zawierać 0,1 - 10% wag. fotoinicjatora, w stosunku do całkowitej masy kompozycji, gdy do utwardzania powłoki stosuje się promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali λ < 500 nm.

Kompozycja może również zawierać jeden lub większą liczbę napełniaczy lub dodatków. Jako napełniacze można zastosować dowolne z napełniaczy znanych specjalistom, np. siarczan baru, siarczan wapnia, węglan wapnia, krzemionki lub krzemiany (takie jak talk, skaleń i kaolin). Można także wprowadzać dodatki, takie jak stabilizatory, przeciwutleniacze, regulatory rozlewności, środki zapobiegające sedymentacji, środki matujące, modyfikatory właściwości reologicznych, środki powierzchniowo czynne, aminowe środki zapewniające synergizm, woski lub promotory adhezji. Ogólnie, kompozycja powłokowa w sposobie według wynalazku zawiera 0 - 50% wag. napełniaczy i/lub dodatków, w stosunku do całkowitej masy kompozycji powłokowej.

Nawierzchniowa kompozycja powłokowa stosowana w sposobie według wynalazku może również zawierać jeden lub większą liczbę pigmentów. W radiacyjnie utwardzalnej kompozycji według wynalazku można stosować pigmenty znane specjalistom. Jednakże należy zwrócić uwagę, aby pigment nie wykazywał zbyt silnej absorpcji promieniowania stosowanego do utwardzania kompozycji. Ogólnie, kompozycja stosowana w sposobie według wynalazku zawiera 0 - 40% wag. pigmentu, w stosunku do całkowitej masy kompozycji powłokowej.

PL 193 255 B1

Powłokę nawierzchniową można nanosić na podłoże z wykorzystaniem zwykłych środków, takich jak powlekarka działająca na zasadzie polewania, dysza natryskowa, powlekarka walcowa lub powlekarka działająca na zasadzie przepływu.

Na wierzch gładkiej warstwy powłokowej na powierzchni, przed nałożeniem powłoki nawierzchniowej, można ewentualnie nanieść jedną lub większą liczbę innych warstw powłokowych, tak zwanych pośrednich warstw powłokowych. Wykonuje się to na przykład w celu osiągnięcia lepszej przyczepności powłoki nawierzchniowej lub w celu otrzymania powłoki nawierzchniowej o specjalnych właściwościach.

Zasadniczo nie istnieją ograniczenia odnośnie kompozycji powłokowych, które można stosować do nanoszenia warstw(y) powłoki, pod warunkiem że istnieje dobra przyczepność pomiędzy warstwami powłoki i warstwą powłokową na szczycie podłoża. Można stosować zarówno pigmentowane, jak i niepigmentowane kompozycje powłokowe. Z uwagi na zmniejszanie ilości rozpuszczalnika uwalnianego podczas suszenia i utwardzania kompozycji powłokowej, korzystnie stosuje się rozpuszczalnikowe materiały powłokowe o wysokiej zawartości suchej masy, wodne materiały powłokowe lub topliwe materiały powłokowe. Z uwagi na to, że wytwarzanie powleczonych podłoży według wynalazku w skali przemysłowej korzystnie realizuje się w krótkim przedziale czasowym, czasy utwardzania i suszenia kompozycji powłokowej powinny być możliwie jak najkrótsze. Utwardzanie i suszenie kompozycji powłokowej można przyspieszyć przez ogrzewanie podłoża, ale z uwagi na jego wrażliwość na ciepło nie zawsze jest to możliwe. Z tego względu korzystnie stosuje się radiacyjnie utwardzalne kompozycje powłokowe.

W przypadku jednej lub większej liczby dodatkowych poś rednich warstw powłokowych w zasadzie stosować można tego samego typu kompozycje powłokowe, jak w przypadku warstwy powłoki nawierzchniowej, choć nie jest konieczne, aby skład pośredniej warstwy (warstw) powłoki i powłoki nawierzchniowej był taki sam.

W celu otrzymania odpowiedniej lepkości aplikacyjnej kompozycji do nakładania jednej lub większej liczby warstw pośrednich, można dodawać dobrze znane utwardzalne UV monomery, jako środki zmniejszające lepkość, a także reaktywne oligomery. Do takich reaktywnych oligomerów przykładowo należą: diakrylan glikolu tripropylenowego (TPGDA), diakrylan heksanodiolu (HDDA) i metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA).

Jedną lub większą liczbę pośrednich warstw powłokowych można nanosić na podłoże z wykorzystaniem zwykłych środków, takich jak powlekarka działająca na zasadzie polewania, dysza natryskowa, powlekarka walcowa lub powlekarka działająca na zasadzie przepływu.

Podłoże przed nałożeniem powłoki nawierzchniowej ewentualnie nadrukowuje się. Można to wykonać w celu otrzymania podłoża o specjalnej strukturze, barwie lub deseniu powierzchni.

Do powlekania podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna w procesie przemysłowym korzystnie stosuje się sposób, w którym wszystkie etapy powlekania i utwardzania przeprowadza się w jednej linii produkcyjnej. W takim sposobie podłoże umieszcza się na taśmie, która porusza się ze stałą prędkością. Podłoże następnie kolejno powleka się powłoką prasowniczą, ogrzewa i sprasowuje w celu wysuszenia i utwardzenia powłoki prasowniczej, ewentualnie powleka jedną lub większą liczbą warstw powłokowych, ogrzewa lub poddaje w inny sposób obróbce w celu utwardzenia tych ewentualnie obecnych warstw, ewentualnie nadrukowuje się, powleka nawierzchniową kompozycją powłokową oraz ogrzewa się lub poddaje w inny sposób obróbce w celu utwardzenia powłoki nawierzchniowej.

Sposób według wynalazku, w którym podłoże z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna powleka się nanosząc najpierw powłokę prasowniczą, a następnie jedną lub większą liczbę innych powłok, wykazuje następujące zalety w porównaniu ze sposobem, w którym nie stosuje się takiej powłoki prasowniczej:

- Zmniejszenie całkowitej ilości farby, potrzebnej do otrzymania podłoż a o takich samych właściwościach i wyglądzie;

- Zmniejszenie całkowitej ilości rozpuszczalnika, potrzebnej do otrzymania podłoż a o takich samych właściwościach i wyglądzie;

- Zmniejszenie całkowitej ilości energii, potrzebnej do otrzymania podłoż a o takich samych właściwościach i wyglądzie;

- W szczególności w przypadku podło ż y, które powleka się utwardzalną UV powłoką nawierzchniową lub powłoką pośrednią, zmniejszenie ilości nieprzereagowanych monomerów. Takie monomery mogą powodować problemy związane ze zdrowiem, bezpieczeństwem i ochroną środowiPL 193 255 B1 ska, np. w przypadku, gdy podłoże tnie się lub piaskuje. Problemy te występują nawet przez lata po naniesieniu lakieru.

- Poprawa odpornoś ci cieplnej podło ż a.

Wynalazek dotyczy ponadto podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna, powleczonego powłoką prasowniczą i co najmniej jedną radiacyjnie utwardzalną warstwą powłokową, zawierającego nieprzereagowane wiązania podwójne po utwardzaniu radiacyjnie utwardzalnej warstwy powłoki, w ilości oznaczonej metodą chromatografii-spektrometrii w podczerwieni, poniżej 15%, korzystnie poniżej 10%, całkowitej ilości wiązań podwójnych obecnych w nieutwardzonej kompozycji powłokowej. Taka niska zawartość nieprzereagowanych wiązań podwójnych jest prawdopodobnie spowodowana działaniem uszczelniającym porowatą powierzchnię podłoża, poprzez zastosowanie powłoki prasowniczej. Z uwagi na uszczelnienie, zmniejsza się wnikanie radiacyjnie utwardzalnej warstwy powłoki w podłoże.

W znaczeniu użytym w opisie określenie „chromatografia-spektrometria w podczerwieni” oznacza chromatografię, a następnie spektrometrię w podczerwieni, przykładowo chromatografię gazową, a następnie spektrometrię w podczerwieni. Gdy przeprowadza się chromatografię cieczową, należy zapewnić, aby widmo w podczerwieni fazy ruchomej nie zakłócało widma w podczerwieni próbki.

Zawartość części ekstrahowalnych można oznaczyć przez usunięcie próbki 5 cm² x 1 - 2 mm z powierzchni podłoża, wyekstrahowanie próbki dichlorometanem i analizę dichlorometanu zawierającego części ekstrahowalne metodą GC/FID (chromatografii gazowej z detektorem płomieniowojonizacyjnym) w połączeniu z GC/MS (chromatografii gazowej/spektroskopii masowej).

Wynalazek zostanie wyjaśniony przy pomocy poniższych przykładów. Przykłady te ilustrują wynalazek, ale w żaden sposób nie ograniczają jego zakresu.

P r z y k ł a d y

P r z y k ł a d 1A

Podłoże w postaci płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF) umieszczono na taśmie poruszającej się z prędkością 15 m/minutę i białą pigmentowaną emulsję powłoki prasowniczej, zawierającą (c.w. oznaczają części wagowe):

26,7 c.w. wody;

20,7 c.w. polimeru akrylowego o Tg 34°C;

16,8 c.w. pigmentu;

31,5 c.w. mieszaniny napełniaczy; i 4,3 c.w. mieszaniny dodatków naniesiono na podłoże MDF w ilości 15 - 20 g/m². Powłokę prasowniczą wysuszono przez przepuszczenie podłoża MDF przez suszarkę, po czym powłokę prasowniczą sprasowano i utwardzono przez przepuszczenie jej przez parę walców kalandrujących w temperaturze 150 - 200°C i pod ciśnieniem około 1 x 10³ kPa. Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono białą pigmentowaną rozpuszczalnikową warstwę nawierzchniową za pomocą urządzenia do powlekania przez polewanie (Proff 355 NCS S-0502 Y, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja, rozcieńczoną do zawartości części stałych 50% wag.), do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m². Powłokę nawierzchniową utwardzono przez przepuszczenie podłoża przez drugą suszarkę.

Cały proces przeprowadzono na jednej linii produkcyjnej bez zdejmowania podłoża z taśmy.

P r z y k ł a d 1B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W pierwszym etapie naniesiono rozpuszczalnikową powłokę uszczelniającą (Proff Surf 150, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja), w drugim etapie naniesiono białą pigmentowaną rozpuszczalnikową powłokę nawierzchniową z przykładu 1A do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m². W celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, jak w przykładzie 1A, stopień naniesienia powłoki uszczelniającej musiał wynosić 100 g/m².

W porównaniu z przykł adem 1A, w tym porównawczym przyk ł adzie trzeba był o zastosować 100% więcej rozpuszczalnika, aby otrzymać powleczone podłoże MDF o takich samych właściwościach i wyglądzie. Ponadto w przykładzie porównawczym zużycie energii w całym procesie było wyższe z uwagi na większą objętość rozpuszczalnika, którą trzeba było odparować.

P r z y k ł a d 2A

Podłoże w postaci płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF) umieszczono na taśmie poruszającej się z prędkością 15 m/min i białą pigmentowaną powłokę prasowniczą z przykładu 1A naniesiono na podłoże MDF w ilości 15 - 20 g/m². Powłokę prasowniczą wysuszono przez przepuszczenie podło8

PL 193 255 B1 ża MDF przez suszarkę, po czym powłokę prasowniczą sprasowano i utwardzono przez przepuszczenie jej przez parę walców kalandrujących w temperaturze 150 - 200°C pod ciśnieniem około 1 x 10³ kPa.

Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono za pomocą urządzenia do powlekania przez polewanie białą pigmentowaną powłokę nawierzchniową (IC 102 Ikeawhite 5, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja, rozcieńczoną do zawartości części stałych 35% wag.) przy stopniu naniesienia 100 g/m². Powłokę nawierzchniową utwardzono przez przepuszczenie podłoża przez drugą suszarkę. Cały proces przeprowadzono na jednej linii produkcyjnej bez zdejmowania podłoża z taśmy.

P r z y k ł a d 2B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W pierwszym etapie naniesiono rozpuszczalnikową powłokę uszczelniającą (Proff Surf 150, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja), w drugim etapie naniesiono białą pigmentowaną powłokę nawierzchniową z przykładu 2A do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m². W celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, jak w przykładzie 2A, stopień naniesienia powłoki uszczelniającej musiał wynosić 100 g/m².

W porównaniu z przykł adem 2A, w tym porównawczym przyk ł adzie trzeba był o zastosować 100% więcej rozpuszczalnika, aby otrzymać powleczone podłoże MDF o takich samych właściwościach i wyglądzie. Ponadto w przykładzie porównawczym zużycie energii w całym procesie było wyższe z uwagi na większą objętość rozpuszczalnika, którą trzeba było odparować.

P r z y k ł a d 3A

Podłoże w postaci płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF) umieszczono na taśmie poruszającej się z prędkością 15 m/min i białą pigmentowaną powłokę prasowniczą z przykładu 1A naniesiono na podłoże MDF w ilości 15 - 20 g/m². Powłokę prasowniczą wysuszono przez przepuszczenie podłoża MDF przez suszarkę, po czym powłokę prasowniczą sprasowano i utwardzono przez przepuszczenie jej przez parę walców kalandrujących w temperaturze 150 - 200°C pod ciśnieniem około 1 x 10³ kPa.

Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono za pomocą urządzenia do powlekania przez polewanie białą pigmentowaną wodną nawierzchniową kompozycję powłokową (Aqua Tack Line, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m². Powłokę nawierzchniową utwardzono przez przepuszczenie podłoża przez drugą suszarkę.

P r z y k ł a d 3B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W pierwszym etapie naniesiono wodną podkładową kompozycję powłokową, Aqua Tack Line, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja, naniesiono tę samą wodną podkładową kompozycję powłokową jako powłokę nawierzchniową, do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m². W celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, jak w przykładzie 3A, powłokę podkładową trzeba było nanieść do osiągnięcia stopnia naniesienia 100 g/m².

W porównaniu z przykł adem 3A, w tym porównawczym przykł adzie zuż ycie energii w cał ym procesie było wyższe z uwagi na większą objętość wody, którą trzeba było odparować.

P r z y k ł a d 4A

Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono następujące warstwy powłokowe:

- środek uszczelniający utwardzalny UV (IS 401 UV Sealer, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) naniesiono powlekarką walcową w ilości 8 g/m²;

- białą pigmentowaną powłokę podkładową utwardzalną UV (UV Basecoat Br. Hvid, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) naniesiono powlekarką walcową w ilości 8 g/m²;

PL 193 255 B1

- białą pigmentowaną rozpuszczalnikową nawierzchniową (powłokę nawierzchniową utwardzalną UV, Ikea No. 5, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) naniesiono aparatem Optiroller w ilości 23 g/m².

Po naniesieniu każdą warstwę powłoki suszono i utwardzano przed naniesieniem następnej warstwy. Warstwy powłoki utwardzano przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV. Przed naniesieniem pierwszej warstwy powłoki podkładowej podłoże piaskowano.

P r z y k ł a d 4B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W pierwszym etapie naniesiono utwardzalną UV szpachlówkę (utwardzalny UV wypełniacz IF 401 UV, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 20 g/m² i utwardzono ją.

Na wierzch utwardzonej szpachlówki naniesiono następujące warstwy powłoki:

Po naniesieniu każdą warstwę powłoki suszono i utwardzano przed naniesieniem następnej warstwy. Warstwy powłoki utwardzano przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV.

W porównaniu z przykładem 4A, w tym porównawczym przykładzie więcej farby trzeba było zastosować w celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, co spowodowało wyższe koszty ogólne. Ponadto w powleczonym podłożu z przykładu 4B około 20% wiązań podwójnych w kompozycji powłokowej nie uległo przereagowaniu, podczas gdy w powleczonym podłożu z przykł adu 4A tylko 3% wią zań podwójnych w kompozycji powł okowej nie uległ o przereagowaniu. Przereagowanie wiązań podwójnych oznaczono metodą chromatografia-spektrometria w podczerwieni.

Ilość nieprzereagowanych wiązań podwójnych w powleczonym podłożu wskazuje, że materiał zawiera nieutwardzony materiał monomeryczny.

P r z y k ł a d 5A

Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono za pomocą powlekarki walcowej biały pigmentowany wodny podkład (IP 610 Aqua Primer 2, dostępny z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) w ilości 25 g/m². Po wysuszeniu i utwardzeniu podkładu utwardzaną UV nawierzchniową kompozycję powłokową (powłokę nawierzchniową UV, Ikea No. 5, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) naniesiono aparatem Optiroller w ilości 5 g/m². Powłokę nawierzchniową utwardzono przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV.

P r z y k ł a d 5B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W pierwszym etapie naniesiono wodny podkład (IP 610 Aqua Primer 2, dostępny z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja), w drugim etapie utwardzaną UV białą nawierzchniową kompozycję powłokową (powłokę nawierzchniową UV, Ikea No. 5, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 5 g/m². W celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, jak w przykładzie 5A, powłokę podkładową należy nakładać trzykrotnie w ilości 35 g/m².

PL 193 255 B1

W porównaniu z przykładem 5A, w tym porównawczym przykładzie zużycie energii w całym procesie było wyższe z uwagi na większą objętość wody, którą trzeba było odparować. Ponadto zużycie farby w przykładzie porównawczym było wyższe.

P r z y k ł a d 6A

Na wierzch otrzymanej w ten sposób warstwy powłokowej naniesiono utwardzalną UV szpachlówkę (utwardzalny UV wypełniacz IF 401 UV, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 5 - 15 g/m². Szpachlówkę utwardzono przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV. Na wierzch utwardzonej szpachlówki naniesiono utwardzalną UV powłokę uszczelniającą (IS 483 W-W UV Sealer, dostępny z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 6 - 8 g/m². Warstwę uszczelniającą utwardzono przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV. Na wierzch utwardzonej powłoki uszczelniającej naniesiono utwardzalną UV powłokę nawierzchniową (powłokę nawierzchniową UV, Ikea no. 5, dostępną z Akzo Nobel Wood Coatings AB, Szwecja) do osiągnięcia stopnia naniesienia 5 g/m². Powłokę nawierzchniową utwardzono przez przepuszczenie podłoża pod promiennikiem UV.

P r z y k ł a d 6B (porównawczy)

Dla porównania, w takich samych warunkach otrzymano powlekane podłoże MDF bez stosowania powłoki prasowniczej. W celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, jak w przykładzie 6A, utwardzalną UV szpachlówkę z przykładu 6A trzeba było nanieść w ilości 15 - 40 g/m².

W porównaniu z przykładem 6A, w tym porównawczym przykładzie więcej farby trzeba było zastosować w celu otrzymania podłoża o takich samych właściwościach i wyglądzie, co spowodowało wyższe koszty ogólne. Ponadto w powleczonym podłożu z przykładu 6B około 25% wiązań podwójnych w kompozycji powłokowej nie uległo przereagowaniu, podczas gdy w powleczonym podłożu z przykładu 6A tylko 7% wiązań podwójnych w kompozycji powłokowej nie uległo przereagowaniu. Przereagowanie wiązań podwójnych oznaczono metodą chromatografia-spektrometria w podczerwieni. Ilość nieprzereagowanych wiązań podwójnych w powleczonym podłożu wskazuje, że materiał zawiera nieutwardzony materiał monomeryczny.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób powlekania podłoża z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna, znamienny tym, że na podłoże nanosi się powłokę prasowniczą w postaci wodnej dyspersji koloidalnej, do powleczonego podłoża doprowadza się ciepło i ciśnienie w celu utwardzenia powłoki prasowniczej i otrzymania podłoża z gładką warstwą powłokową, przy czym ciśnienie jest takie, że podłoże nie zostaje całkowicie sprasowane, następnie po utwardzeniu powłoki prasowniczej na podłoże nanosi się powłokę nawierzchniową i utwardza się powłokę nawierzchniową.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w dodatkowym etapie przed nanoszeniem powłoki nawierzchniowej nanosi się i utwardza powłokę podkładową.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wszystkie etapy przeprowadza się na jednej linii produkcyjnej.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powłokę nawierzchniową stanowi radiacyjnie utwardzalna powłoka nawierzchniowa, przy czym radiacyjnie utwardzalną powłokę nawierzchniową utwardza się z zastosowaniem promieniowania UV.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przed nanoszeniem powłoki nawierzchniowej podłoże nadrukowuje się, a powłokę nawierzchniową nanosi się na wierzch tego nadruku.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powłokę prasowniczą stanowi wodna koloidalna dyspersja zawierająca cząstki polimeru etylenowo nienasyconego monomeru i 40 - 60% wag., w stosunku do całkowitej masy części stałych w emulsji, napełniacza i/lub pigmentu.

PL 193 255 B1
7. Podłoże z forniru, litego drewna i przetworzonego drewna pokryte powłoką prasowniczą i co najmniej jedną radiacyjnie utwardzalną warstwą powłokową, zawierające nieprzereagowane wiązania podwójne, przy czym ilość nieprzereagowanych wiązań podwójnych w podłożu po utwardzaniu radiacyjnie utwardzalnej warstwy powłoki, oznaczona przez chromatografię-spektrometrię w podczerwieni, wynosi poniżej 15% całkowitej ilości wiązań podwójnych obecnych w nieutwardzonej kompozycji powłokowej.
8. Podłoże według zastrz. 7, znamienne tym, że ilość nieprzereagowanych wiązań podwójnych w podł o ż u, oznaczona przez chromatografię -spektrometrię w podczerwieni, wynosi poniż ej 10% cał kowitej ilości wiązań podwójnych obecnych w nieutwardzonej kompozycji powłokowej.