PL227181B1

PL227181B1 - Wodna lakiero-szpachla

Info

Publication number: PL227181B1
Application number: PL397065A
Authority: PL
Inventors: Paweł Maj
Original assignee: Maj Paweł P P H U Frost Astra Vernici Polska
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2017-11-30
Also published as: PL397065A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wodna lakiero-szpachla na bazie dyspersji homopolimerów i kopolimerów octanu winylu do stosowania w ekstruderach lakierniczych.

Szczególnym obszarem stosowania wodnej lakiero-szpachli jest przemysłowe nakładanie lakieru na drewno i materiały drewnopochodne, w tym różnego rodzaju mebli ze szczególnym przeznaczeniem dla dzieci, poprzez urządzenia natryskujące i/lub polewające, w tym ekstrudery lakiernicze uzyskując bardzo dobre wypełnienie porów drewna.

Znanych jest wiele lakierów opartych na bazie dyspersji homopolimerów lub kopolimerów octanu winylu.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 172 721 znany jest wodorozcieńczalny lakier podkładowy do drewna zawierający organiczna substancję błonotwórczą, środki koalescencyjne, biocydy, środki przeciwpienne, zmiękczacze, barwniki i/lub pigmenty. Zawarta w lakierze substancja błonotwórcza stanowi kompozycję co najmniej dwóch homo- lub kopolimerów monomerów winylowych. Co najmniej jeden z nich jest rozpuszczalny w wodzie. Jako homo- i kopolimery rozpuszczalne w wodzie w lakierze tym stosuje się polialkohole winylowe o zawartości do 50% grup octanowych lub sole aminowe, sodowe lub potasowe kopolimerów kwasu akrylowego lub metakrylowego z monomerami winylowymi lub sole amonowe, sodowe, lub potasowe kopolimerów bezwodnika maleinowego z monomerami winylowymi. Jako homo- i kopolimery nierozpuszczalne w wodzie stosuje się dyspersje otrzymane metodami polimeryzacji w emulsji, suspensji lub mikrosuspensji tak zwanych monomerów „twardych” z monomerami „miękkimi”. Jako monomery twarde stosuje się chlorek winylu, styren, metakrylan metylu, octan winylu, alfametylostyren. Jako monomery miękkie stosuje się etylen, propylen, akrylany (etylu, butylu oktylu), dimaleiniany lub difumarany (butylu, oktylu), monomaleiniany lub difumarany (butylu, oktylu).

Z polskiego opisu patentowego nr PL 198 581 znana jest akrylowa szpachlówka dyspersyjna składająca się z 25% do 60% wagowych spoiwa, 30% do 70% wagowych mieszaniny pigmentów i wypełniaczy, 0,05% do 1% wagowych środka zwilżającego i dyspergującego, 0,1% do 5% wagowych modyfikatora reologii i 0,1% do 1% wagowych środka bakteriobójczego. Zawarte w szpachlówce spoiwo stanowi wodna dyspersja akrylowa lub akrylowo-styrenowa o temperaturze zeszklenia polimeru (Tg) w przedziale +15°C do +25°C lub kompozycja dwóch odpowiednio dobranych wodnych dyspersji akrylowych i/lub akrylowo-styrenowych o różnych temperaturach zeszklenia polimeru.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 208 302 znany jest sposób otrzymywania wodorozcieńczalnego lakieru lub farby akrylowej z kompozycji żywic akrylowych. Sposób ten polega na dyspergowaniu w wodzie za pomocą szybkoobrotowego mieszadła mechanicznego (disolvera) lub młyna perełkowego spoiwa lakierowego z/lub pigmentami i napełniaczami oraz środkami pomocniczymi. Korzystnie, spoiwo lakierowe stanowi roztwór składający się z kompozycji dwóch 50% roztworów ksylenowych kopolimerów, z których pierwszy zawiera 55 części wagowych metakrylanu metylu, 40 części wagowych akrylanu butylu, 5 części wagowych kwasu metakrylowego, natomiast drugi kopolimer zawiera 95 części wagowych matakrylanu butylu, 5 części wagowych amidu kwasu metakrylowego. Kompozycje żywic akrylowych stosuje się w stosunku wagowym 1:1 dyspergowanych w wodzie z udziałem stabilizatorów i zagęszczacza. Jako pigmenty i napełniacze stosuje się znane związki, takie jak ditlenek tytanu, litopon, ultramaryna, ftalocyjanina miedzi, sadza, grafit, czernie żelazowe, puder aluminiowy, pył cynkowy, pigmenty żółte kadmowe, ołowiowe, żelazowe i strontowe, oranżowe kadmowe, ołowiowe i żelazowe, czerwone kadmowe, niebieskie kobaltowe, zielone kobaltowochromowe lub chromowe, brązy manganowe, baryt, węglan wapnia, dolomit, talk, kaolin bentonit, glinokrzemiany, krzemionka koloidalna, itp. Jako środki pomocnicze stosuje się znane substancje poprawiające wygląd powłoki lakierowej i stabilizujące przed rozwarstwieniem się układu dyspersyjnego składającego się z spoiwa lakierniczego, a także przeciwdziałające osadzaniu się pigmentów i napełniaczy.

Znane ze stanu techniki lakiery oraz szpachlówki nie spełniają nowoczesnych wymagań jednorazowego trwałego nanoszenia warstwy lakieru sposobem przemysłowym bez konieczności wcześniejszego stosowania powłoki szpachlowej lub bez konieczności dwukrotnego nanoszenia warstwy lakieru na malowane powierzchnie. Ponadto, znane lakiery ograniczają szkodliwe oddziaływanie zawartych w nich związków chemicznych, jednakże nie eliminują tego oddziaływania całkowicie, zarówno w procesie nanoszenia powłok na malowane powierzchnie, jak i w czasie użytkowania lakierowanych wyrobów drewnianych.

PL 227 181 B1

Istotę lakiero-szpachli według wynalazku stanowi kompozycja dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 6000 do 30000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 11°C do 17°C dla temperatury zeszklenia TG 38°C do 42°C i/lub dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego z zawartością plastyfikatorów ftalanowych i nieftalanowych do 15% wagowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych, o lepkości Brookfielda od 6000 do 30000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF -1°C do 1°C dla temperatury zeszklenia TG -6°C do 2°C, i/lub dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych z zawartością plastyfikatorów ftalanowych i nieftalanowych do 3% wagowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 555% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 50 do 1000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 6°C do 24°C dla temperatury zeszklenia TG 28°C do 38°C, i/lub dyspersji kopolimerów octanu winylu i bezwodnika kwasu maleinowego otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 5000 do 20000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 3°C do 7°C dla temperatury zeszklenia TG 16°C do 22°C, i/lub kopolimerów octanu winylu i alkiloakrylanów otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 1500 do 8000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 4°C do 8°C dla temperatury zeszklenia TG 18°C do 22°C°, i/lub kopolimerów octanu winylu, bezwodnika kwasu maleinowego oraz alkiloakrylanów otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 8000 do 15000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 8°C do 12°C dla temperatury zeszklenia TG 23°C do 27°C, które to dyspersje lub ich mieszaniny stanowią w kompozycji lakiero-szpachli 85% do 97% wagowych.

Ponadto, lakiero-szpachla zawiera:

2% do 6% wagowych octanu izopentylu w postaci estru 2-metoksypropylowego kwasu octowego i/lub w postaci octanu 2-etoksy-1-metyloetylu, i/lub 1% do 4% wagowych koalescentu, korzystnie w postaci monoestru 2,2,4-trimetylopentanu-1,3-diolowego kwasu izomasłowego, i/lub w postaci estru 2-butoksyletylowego kwasu octowego, i/lub w postaci eteru butylowego octanu glikolu dietylenowego, i/lub 0% do 3% wagowych mikronizowanego wosku polipropylenowego, i/lub 0% do 0,5% wagowych wosku na bazie politetrafluoroetylenu PT FE, i/lub 0% do 1% wagowych barwników, i/lub 0% do 3% wagowych pigmentów organicznych lub nieorganicznych w postaci pasty pigmentowej.

Sposób wytwarzania lakiero-szpachli według wynalazku przeprowadza się w temperaturze 20°C do 30°C z użyciem mieszadła kotwicowego posadowionego w zbiorniku lub kadzi, gdzie stosunek zewnętrznej średnicy mieszadła do wewnętrznej średnicy kadzi wynosi od 0,8 do 0,9. Obroty mieszadła kotwicowego wynoszą od 10 do 60 obrotów/minutę. Do zbiornika lub kadzi z posadowionym wewnątrz mieszadłem kotwicowym w trakcie pracy mieszadła wprowadza się w ilości 85% do 97% wagowych dyspersje homo- i/lub kopolimeru octanu winylu, po czym nie przerywając mieszania wprowadza się w ilości 1% do 4% wagowych koalescentu i miesza się do uzyskania homogennej masy, po czym nie przerywając mieszania dodaje się 2% do 6% wagowych octanu izopentylu, po czym miesza się wszystkie składniki do uzyskania homogennej masy o odpowiednio zadanej gęstości.

Zaletą lakiero-szpachli według wynalazku jest wysoka zawartość części stałych, dzięki którym lakier ten doskonale wypełnia elementy drewniane i drewnopochodne, przez co uzyskuje się wysokiej jakości trwałe powłoki ochronne na drewnie. Niska uciążliwość dla zdrowia użytych komponentów w składzie lakiero-szpachli pozwala na bezpieczne malowanie z użyciem agregatów mechanicznych w zamkniętych pomieszczeniach fabrycznych. Ze względu na niskie pH 3,5 do 6,0 lakiero-szpachli, nie wywiera ona negatywnego wpływu na zachowanie się włókien drewna - nie powoduje unoszenia się tych włókien, przez co jakość i gładkość powłoki jest znacznie lepsza. Lakiero-szpachla według wynalazku zawiera średnio o 50% mniej LZO niż dotychczas stosowane produkty wodorozcieńczalne należące do tej samej grupy lakierów. Bardzo dobre wypełnianie powierzchni drewnianych naniesionej sposobem mechanicznym warstwy lakiero-szpachli powoduje znaczne oszczędności w jego zużyciu na jednostkę malowanej powierzchni, jak i oszczędności czasu niezbędnego dla uzyskania jednorodnej i trwalej warstwy nałożonego lakieru, z uwagi na fakt, iż stosowanie lakiero-szpachli według wyna4

PL 227 181 B1 lazku nie wymaga konieczności dwukrotnego malowania powierzchni drewnianych. Ponadto, lakieroszpachla według wynalazku pozwala na osiągnięcie bardzo dużych wydajności mechanicznego malowania z użyciem ekstruderów lakierniczych, sięgających średnio 600 do 700 mb/h.

P r z y k ł a d 1 ₃

Do kadzi o pojemności 0,2 m³ wprowadzono kolejno:

150 kg - homopolimeru octanu winylu otrzymanego w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego o pH = 4,2, kg - dyspersji kopolimerów octanu winylu i bezwodnika kwasu maleinowego otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH = 3,5.

Następnie, zostało uruchomione mieszadło kotwicowe z prędkością 35 obrotów na minutę. Do mieszanej zawartości komponentów w kadzi dodawano w kolejności:

kg - eteru butylowego octanu glikolu dietylenowego, kg - estru 2-metoksypropylowego kwasu octowego, po czym składniki te mieszano do uzyskania homogennej masy.

Uzyskano transparentną lakiero-szpachlę, której lepkość wyniosła 28000 mPa x s w 23°C.

Po naniesieniu tej lakiero-szpachli na powierzchnię drewna bukowego i sosnowego uzyskano lakierową warstwę ochronną posiadającą następujące własności:

- twardość względna = 0,35 - wahadło Persoza wg PN-EN ISO 1522;

- połysk przy kącie 60° = 45GU,

- odporność na zarysowanie = H według ISO 15184,

- odporność na uderzenie = 10 cm według PN EN ISO 6272-1:2005.

P r z y k ł a d 2 ₃

Do kadzi o pojemności 0,2 m³ wprowadzono kolejno:

190 kg - homopolimeru octanu winylu otrzymanego w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego o pH = 4,2.

kg - eteru butylowego octanu glikolu di etylenowego, kg - estru 2-metoksypropylowego kwasu octowego, po czym składniki te mieszano do uzyskania homogennej masy.

Uzyskano transparentną lakiero-szpachlę, której lepkość wyniosła 30000 mPa x s w 23°C.

Po naniesieniu tej lakiero-szpachli na powierzchnię drewna bukowego i sosnowego uzyskano lakierową warstwę ochronną posiadającą własności jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 3 ₃

Do kadzi o pojemności 0,2 m³ wprowadzono kolejno:

kg - monoestru 2,2,4-trimetylopentanu-1,3-diolowego kwasu izomasłowego, kg - estru 2-metoksypropylowego kwasu octowego, po czym składniki te mieszano do uzyskania homogennej masy.

Po naniesieniu tej lakiero-szpachli na powierzchnię drewna bukowego i sosnowego uzyskano lakierową warstwę ochronna posiadającą własności jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 4 ₃

Do kadzi o pojemności 0,2 m³ wprowadzono kolejno:

170 kg - kopolimerów octanu winylu i alkiloakrylanów otrzymanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH = 4,0, kg - kopolimerów octanu winylu i bezwodnika kwasu maleinowego oraz alkiloakrylanów otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH = 3,0.

PL 227 181 B1

Uzyskano transparentną lakiero-szpachlę, której lepkość wyniosła 25000 mPa x s w 23°C.

P r z y k ł a d 5 ₃

Do kadzi o pojemności 0,2 m³ wprowadzono:

Następnie, zostało uruchomione mieszadło kotwicowe z prędkością 35 obrotów na minutę. Do mieszanej zawartości komponentów w kadzi dodano pastę wykonaną na disoiwerze składającą się z:

kg - wosku polipropylenowego (DEUREX MP2120), kg - wosku PTFE (DEUREX MF5108), kg - transparentnego tlenku żelaza (brązowego) w formie 10% pasty, kg - estru butylowego octanu glikolu di etylenowego, kg - estru 2-metoksypropylowego kwasu octowego, po czym składniki te mieszano do uzyskania homogennej masy.

Uzyskano transparentną lakiero-szpachlę, której lepkość wyniosła 29000 mPa x s w 23°C.

- twardość względna = 0,38 - wahadło Persoza wg PN-EN ISO 1522;

- połysk przy kącie 60° = 15 GU;

- odporność na zarysowanie = 2H według ISO 15184;

- odporność na uderzenie = 10 cm według PN EN ISO 6272-1:2005.

Claims

1. Wodna lakiero-szpachla zawierająca dyspersje homo- i kopolimerów octanu winylu, kolaescenty i octan izopentylu, znamienna tym, że zawiera 85% do 97% wagowych dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 6000 do 30000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 11°C do 17°C dla temperatury zeszklenia TG 38°C do 42°C i/lub dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem polialkoholu winylowego jako koloidu ochronnego z zawartością plastyfikatorów ftalanowych i nieftalanowych do 15% wagowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych, o lepkości Brookfielda od 6000 do 30000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF -1°C do 1°C dla temperatury zeszklenia TG -6°C do 2°C, i/lub dyspersji homopolimerów octanu winylu otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych z zawartością plastyfikatorów ftalanowych i nieftalanowych do 3% wagowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 50 do 1000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 6°C do 24°C dla temperatury zeszklenia TG 28°C do 38°C, i/lub dyspersji kopolimerów octanu winylu i bezwodnika kwasu maleinowego otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 5000 do 20000 [mPa x s] o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 3°C do 7°C dla temperatury zeszklenia TG 16°C do 22°C, i/lub kopolimerów octanu winylu i alkiloakrylanów otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH 3 do pH 5,5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie lepkości Brookfielda od 1500 do 8000 [mPa x s] o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 4°C do 8°C dla temperatury zeszklenia TG 18°C do 22°C, i/lub kopolimerów octanu winylu, bezwodnika kwasu maleinowego oraz alkiloakrylanów otrzymywanych w wyniku polimeryzacji emulsyjnej z zastosowaniem emulgatorów niejonowych o pH 3 do pH 5, 5 w ilości 45% do 55% wagowych w suchej masie o lepkości Brookfielda od 8000 do 15000 [mPa x s] i o minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTFF 8°C do 12°C dla temperatury zeszklenia TG 23°C do 27°C oraz 2% do 6% wagowych octanu izopentylu, i/lub 1% do 4% wagowych koalescentu, i/lub

PL 227 181 B1

0% do 3% wagowych mikronizowanego wosku polipropylenowego, i/lub 0,0% do 0,05% wagowych wosku na bazie politetrafluoroetylenu PTFE, i/lub 0% do 1,0% wagowych barwników, i/lub 0% do 3% wagowych pigmentów organicznych lub nieorganicznych w postaci pasty pigmentowej.

2. Lakiero-szpachla według zastrz. 1, znamienna tym, że octan izopentylu stanowi ester 2-metoksypropylowy kwasu octowego i/lub octan 2-etoksy-1-metyloetylu.

3. Lakiero-szpachla według zastrz. 1, znamienna tym, że koalescent stanowi monoester 2,2,4-trimetylopentanu-1,3-diolowego kwasu izomasłowego i/lub ester 2-butoksyletylowego kwasu octowego, i/lub eter butylowy octanu glikolu dietylenowego.