PL233946B1

PL233946B1 - Composition of solventless varnish hardened in the visible light

Info

Publication number: PL233946B1
Application number: PL417974A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Czech; Paulina Bednarczyk
Original assignee: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL417974A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja utwardzalnego w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowego lakieru. Fotoreaktywne kompozycje polimerowe są stosowane jako lakiery do różnych podłoży, m.in. do drewna, metalu, tworzyw sztucznych, a nawet płytki paznokcia.The present invention relates to a visible light-curable, solvent-free varnish composition. Photoreactive polymer compositions are used as varnishes for various substrates, incl. for wood, metal, plastic and even nail plates.

Z opisu wynalazku US5876805A znane są utwardzalne w świetle widzialnym kompozycje tiolenowe zawierające co najmniej jeden monomer lub oligomer z polimeryzującymi rodnikowo grupami etylenowymi, co najmniej jeden związek mający wiele grup tiolowych, tlenku acylofosfiny jako fotoinicjator oraz środki pomocnicze, takie jak stabilizatory, pigmenty, wypełniacze, i inhibitory polimeryzacji. Natomiast z opisu wynalazku US4766055 znane są bardzo wrażliwe na światło widzialne i zdolne do fotopolimeryzacji kompozycje na bazie związków zdolnych do fotopolimeryzacji zawierające fotoinicjator z grupy ksantenu lub tioksantenu, fotosensybilizator z grupy obejmującej N-fenyloglicynę, 2,4,6-tris(trichlorometylo)-1,3,5-triazynę, oraz mieszaninę estru izopentylowego kwasu p-dimetylaminobenzoinowego jak również 2,4-diisopropylotioksanton i nadtlenki organiczne. Z opisu wynalazku US4553940 znane są kompozycje stomatologiczne utwardzane w świetle widzialnym zawierające napełniacz nieorganiczny, żywicę z grupy akrylowanych poliestrów, monomer akrylanowy jako regulator lepkości oraz alfa-diketon jako fotoinicjator o stężeniu od około 0,05% do około 0,5% wagowych ze związkami aminowymi spełniającymi funkcję środków redukujących. Opis wynalazku US4512340A donosi o ortopedycznym materiale odlewniczym utwardzanym przez światło widzialne zbudowanym z oligomerów poliuretanowych lub etylenowo nienasyconych poliestrów lub polieterów, funkcyjnych monomerów akrylanowych funkcjonujących jako rozcieńczalniki oraz fotoinicjatora.From the description of the invention US5876805A there are known visible light-curable thiolene compositions containing at least one monomer or oligomer with radical polymerizable ethylene groups, at least one compound having multiple thiol groups, acylphosphine oxide as photoinitiator and auxiliaries such as stabilizers, pigments, fillers, and polymerization inhibitors. On the other hand, from the description of the invention US4766055, very sensitive to visible light and photopolymerizable compositions are known based on photopolymerizable compounds containing a photoinitiator from the xanthene or thioxanthene group, a photosensitizer from the group consisting of N-phenylglycine, 2,4,6-tris (trichloromethyl) - 1,3,5-triazine, and a mixture of p-dimethylaminobenzoic acid isopentyl ester as well as 2,4-diisopropylthioxanthone and organic peroxides. From the description of the invention US4553940 there are known visible cure dental compositions containing an inorganic filler, a resin from the acrylated polyester group, an acrylate monomer as a viscosity regulator and an alpha-diketone as a photoinitiator with a concentration of about 0.05% to about 0.5% by weight with the compounds amines acting as reducing agents. Description of the Invention US4512340A describes an orthopedic casting material hardened by visible light composed of polyurethane oligomers or ethylenically unsaturated polyesters or polyethers, functional acrylate monomers functioning as diluents and a photoinitiator.

Kompozycja utwardzalnego w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowego lakieru, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że składa się z 40-80% wagowych alifatycznego uretanoakrylanu, 10-40% wagowych wielofunkcyjnego (met)akrylanu, 3-10% wagowych nienasyconego kwasu karboksylowego, 2-6% wagowych akrylanu kaprolaktylu, 0,5-10% wagowych fotoinicjatora rodnikowego. % wagowy wszystkich komponentów wchodzących w skład lakieru stanowi 100% wagowych. Kompozycja lakieru jest utwardzalna w czasie do 25 minut. Wielofunkcyjny (met)akrylan stanowi dwu- lub trzyfunkcyjny (met)akrylan. Kwas karboksylowy stanowi kwas β-akroilooksypropionowy, kwas akrylowy, kwas metakrylowy lub kwas winylooctowy.The composition of the visible light-curable solvent-free varnish according to the invention is characterized in that it consists of 40-80% by weight of aliphatic urethane acrylate, 10-40% by weight of multifunctional (meth) acrylate, 3-10% by weight of unsaturated carboxylic acid, 2-6 % by weight caprolactyl acrylate, 0.5-10% by weight of a radical photoinitiator. % by weight of all components included in the varnish is 100% by weight. The varnish composition is hardened within 25 minutes. The multifunctional (meth) acrylate is a two- or three-functional (meth) acrylate. The carboxylic acid is β-acryloyloxypropionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, or vinyl acetic acid.

Po utwardzeniu lakier ten posiada wysoki połysk i gładką powierzchnię, charakteryzuje się łatwością w rozprowadzaniu cienkiej warstwy. Uzyskiwany film w krótkim czasie utwardza się w świetle widzialnym i tworzy elastyczne powłoki, co doskonale wpływa na właściwości użytkowe lakierowanych podłoży. Lakier ten ma bardzo dobrą przyczepność do powierzchni drewna, metali oraz tworzyw sztucznych, dobrze do nich przylegając. Powłoki na bazie alifatycznych uretanoakrylanów utwardzalne w świetle widzialnym są przyjazne dla środowiska, prawie bez zapachu, a po utwardzeniu zapach zanika całkowicie. Czas ich utwardzania jest również krótszy w porównaniu z czasem utwardzania typowych lakierów rozpuszczalnikowych. Utwardzony lakier będący przedmiotem wynalazku jest odporny na rozpuszczalniki organiczne, jak np. aceton, izopropanol, octan butylu, octa n etylu oraz etanol. Wynalazek przedstawia kompozycję fotoutwardzalnego bezrozpuszczalnikowego lakieru, który poprzez zastosowanie odpowiedniego typu i stężenia fotoinicjatora rodnikowego pozwala na fotopolimeryzację lakieru w świetle widzialnym, w świetle promieniowania emitowanego przez słońce, bez użycia specjalistycznych lamp.After hardening, this varnish has a high gloss and a smooth surface, it is easy to spread a thin layer. The obtained film hardens in a short time in visible light and forms flexible coatings, which has an excellent effect on the performance of the varnished surfaces. This varnish adheres very well to the surface of wood, metals and plastics, it adheres well to them. Visible curable aliphatic urethane acrylate coatings are environmentally friendly, almost odorless, and the odor disappears completely after curing. The curing time is also shorter than that of typical solvent-based varnishes. The hardened varnish according to the invention is resistant to organic solvents, such as acetone, isopropanol, butyl acetate, ethyl acetate and ethanol. The invention presents a composition of a solvent-free photo-curable varnish, which, by using the appropriate type and concentration of a radical photoinitiator, allows the varnish to be photopolymerized in visible light, in the light of radiation emitted by the sun, without the use of specialized lamps.

Wynalazek opisują bliżej poniższe przykłady wykonania. Podane procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy fotoreaktywnej kompozycji.The invention is described in more detail in the following examples. The stated percentages by weight are based on the total weight of the photoreactive composition.

P r z y k ł a d 1 g (40% wag.) alifatycznego uretanoakrylanu Genomer 1122 zmieszano z 40 g (40% wag.) trifunkcyjnego metakrylanu TMPTMA, 10 g (10% wag.) nienasyconego kwasu karboksylowego kwasu β-akroilooksypropionowego, 6 g (6% wag.) akrylanu kaprolaktylu oraz 4 g (4% wag.) fotoinicjatora rodnikowego Irgacure 2100, otrzymując w ten sposób utwardzalny w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowy lakier fotoreaktywny. Tak otrzymany lakier rozprowadzono przy pomocy aplikatora szczelinowego na podłożu drewnianym otrzymując warstwę lakieru grubości warstwy 120 μm, po czym utwardzono ją przez 15 min w świetle widzialnym otrzymując polakierowane w ten sposób podłoże drewniane o bardzo dobrej adhezji oraz połysku.Example 1 g (40% by weight) of Genomer 1122 aliphatic urethane acrylate was mixed with 40 g (40% by weight) of TMPTMA trifunctional methacrylate, 10 g (10% by weight) of unsaturated β-acryloxypropionic acid, 6 g (6 % by weight) of caprolactyl acrylate and 4 g (4% by weight) of the radical photoinitiator Irgacure 2100, thus obtaining a visible light-curable solvent-free photoreactive varnish. The lacquer obtained in this way was spread with a slotted applicator on a wooden substrate to obtain a varnish layer with a thickness of 120 μm, and then hardened for 15 minutes in visible light, obtaining a wooden substrate varnished in this way with very good adhesion and gloss.

P r z y k ł a d 2 g (80% wag.) alifatycznego uretanoakrylanu Genomer 4425 zmieszano z 10 g (10% wag.) trifunkcyjnego akrylanu TMPTA, 3 g (3% wag.) nienasyconego kwasu karboksylowego kwasu akryloExample 2 2 g (80% by weight) of the aliphatic urethane acrylate Genomer 4425 was mixed with 10 g (10% by weight) of the trifunctional TMPTA acrylate, 3 g (3% by weight) of the unsaturated carboxylic acid acrylic

PL 233 946 B1 wego, 2 g (2% wag.) akrylanu kaprolaktylu oraz 5 g (5% wag.) fotoinicjatora rodnikowego Irgacure TPO, otrzymując w ten sposób utwardzalny w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowy lakier fotoreaktywny. Tak otrzymany lakier rozprowadzono przy pomocy aplikatora szczelinowego na podłożu drewnianym otrzymując warstwę lakieru grubości warstwy 100 gm, po czym utwardzono ją przez 10 min w świetle widzialnym otrzymując polakierowane w ten sposób podłoże drewniane o bardzo dobrej adhezji oraz połysku.2 g (2% by weight) of caprolacrylic acrylate and 5 g (5% by weight) of the Irgacure TPO radical photoinitiator, thereby obtaining a visible light-curable solvent-free photoreactive varnish. The lacquer obtained in this way was spread on a wooden substrate with a slotted applicator to obtain a lacquer layer with a layer thickness of 100 gm, and then it was hardened for 10 minutes in visible light, thus obtaining a wooden substrate lacquered in this way with very good adhesion and gloss.

P r z y k ł a d 3 g (50% wag.) alifatycznego uretanoakrylanu Photomer 6892 zmieszano z 30 g (30% wag.) difunkcyjnego metakrylanu EGDMA, 5 g (5% wag.) nienasyconego kwasu karboksylowego kwasu metakrylowego, 5 g (5% wag.) akrylanu kaprolaktylu oraz 10 g (10% wag.) fotoinicjatora rodnikowego Irgacure BAPO, otrzymując w ten sposób utwardzalny w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowy lakier fotoreaktywny. Tak otrzymany lakier rozprowadzono przy pomocy aplikatora szczelinowego na podłożu drewnianym otrzymując warstwę lakieru grubości warstwy 150 gm, po czym utwardzono ją przez 20 min w świetle widzialnym otrzymując polakierowane w ten sposób podłoże drewniane o bardzo dobrej adhezji oraz połysku.Example 3 g (50% by weight) of the aliphatic urethane acrylate Photomer 6892 was mixed with 30 g (30% by weight) of EGDMA difunctional methacrylate, 5 g (5% by weight) of unsaturated methacrylic acid carboxylic acid, 5 g (5% by weight) of .) caprolacrylic acrylate and 10 g (10% by weight) of the radical photoinitiator Irgacure BAPO, thus obtaining a visible light-curable solvent-free photoreactive varnish. The lacquer obtained in this way was spread with a slotted applicator on a wooden substrate to obtain a varnish layer with a layer thickness of 150 gm, and then it was hardened for 20 minutes in visible light, thus obtaining a wooden substrate varnished in this way with very good adhesion and gloss.

P r z y k ł a d 4 g (70% wag.) alifatycznego uretanoakrylanu Photomer 4172F zmieszano z 20 g (20% wag.) trifunkcyjnego akrylanu TPGDA, 6 g (6% wag.) nienasyconego kwasu karboksylowego kwasu metakrylowego, 3,5 g (3,5% wag.) akrylanu kaprolaktylu oraz 0,5 g (0,5% wag.) fotoinicjatora rodnikowego Irgacure 127, otrzymując w ten sposób utwardzalny w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowy lakier fotoreaktywny. Tak otrzymany lakier rozprowadzono przy pomocy aplikatora szczelinowego na podłożu drewnianym otrzymując warstwę lakieru grubości warstwy 130 gm, po czym utwardzono ją przez 18 min w świetle widzialnym otrzymując polakierowane w ten sposób podłoże drewniane o bardzo dobrej adhezji oraz połysku.Example 4 g (70% by weight) of the aliphatic urethane acrylate Photomer 4172F was mixed with 20 g (20% by weight) of TPGDA trifunctional acrylate, 6 g (6% by weight) of unsaturated methacrylic acid carboxylic acid, 3.5 g (3 , 5 wt.%) Caprolacrylic acrylate and 0.5 g (0.5 wt.%) Of the radical photoinitiator Irgacure 127, thereby obtaining a visible light-curable solvent-free photoreactive varnish. The lacquer obtained in this way was spread with a slotted applicator on a wooden substrate to obtain a lacquer layer of a layer thickness of 130 gm, and then it was hardened for 18 minutes in visible light, thus obtaining a wooden substrate lacquered in this way with very good adhesion and gloss.

P r z y k ł a d 5 g (60% wag.) alifatycznego uretanoakrylanu Actilane 410 zmieszano z 27 g (27% wag.) tetrafunkcyjnego akrylanu TGDA, 8 g (8% wag.) nienasyconego kwasu karboksylowego kwasu winylooctowego, 3 g (3% wag.) akrylanu kaprolaktylu oraz 2 g (2% wag.) fotoinicjatora rodnikowego Darocure 1173, otrzymując w ten sposób utwardzalny w świetle widzialnym bezrozpuszczalnikowy lakier fotoreaktywny. Tak otrzymany lakier rozprowadzono przy pomocy aplikatora szczelinowego na podłożu drewnianym otrzymując warstwę lakieru grubości warstwy 180 gm, po czym utwardzono ją przez 25 min w świetle widzialnym otrzymując polakierowane w ten sposób podłoże drewniane o bardzo dobrej adhezji oraz połysku.Example 5 g (60% by weight) of the aliphatic urethane acrylate Actilane 410 was mixed with 27 g (27% by weight) of TGDA tetrafunctional acrylate, 8 g (8% by weight) of unsaturated vinyl acetic acid, 3 g (3% by weight) .) caprolactyl acrylate and 2 g (2% by weight) of the Darocure 1173 radical photoinitiator, thereby obtaining a visible light-curable solvent-free photoreactive varnish. The lacquer obtained in this way was spread with a slotted applicator on a wooden substrate to obtain a varnish layer with a layer thickness of 180 gm, and then it was hardened for 25 minutes in visible light, thus obtaining a wooden substrate varnished in this way with very good adhesion and gloss.

Claims

Patent claims

1. A visible light-curable solvent-free varnish composition, characterized in that it consists of 40-80% by weight of aliphatic urethane acrylate, 10-40% by weight of multifunctional (meth) acrylate, 3-10% by weight of unsaturated carboxylic acid, 2-6% by weight caprolactyl acrylate, 0.5-10% by weight of a radical photoinitiator, where the% by weight of all components included in the varnish is 100% by weight.

2. The lacquer composition according to claim 1 2. The method of claim 1, characterized in that it is curable up to 25 minutes.

3. The lacquer composition according to claim 1 2. The process of claim 1, wherein the polyfunctional (meth) acrylate is a difunctional or trifunctional (meth) acrylate.

4. The lacquer composition according to claim 1 The method of claim 1, wherein the carboxylic acid is β-acryloyloxypropionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, or vinyl acetic acid.