PL144771B1

POLSKA
RZECZPOSPOLITA
LUDOWA
OPIS PATENTOWY
144 771
Patent dodatkowy
do patentu nr
Int. Cl.4 C09D 3/66
Zgłoszono:
85 08 01 (P.254795)
Pierwszeństwo
URZĄD
PATENTOWY
PRL
Zgłoszenie ogłoszono:
87 03 09
I C2 Y T£LNł A I
I mm timmm * m^ 1
-*
Opis patentowy opublikowano: 89 05 31
Twórcywynalazku: Antoni Cuber, Józef Kozieł, Rudolf Cienciała,
Barbara Bazan, Jolanta Kozieł, Stanisław Małasiński,
Zbigniew Sikora
Uprawniony z patentu: Cieszyńska Fabryka Farb i Lakierów „POLIFARB",
Cieszyn (Polska)
Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny
wysychający w temperaturze podwyższonej
Przedmiotem wynalazku jest wyrób lakierowany wodorozcieńczalny (lakier, farba, emalia)
wysychający w temperaturze podwyższonej.
Wyroby lakierowe, które można rozcieńczać wodą posiadają szereg zalet, do których należą:
niska toksyczność, niepalność, niewielka emisja substancji szkodliwych dla organizmów żywych i
środowiska naturalnego. Zalety te dają dużą przewagę tych wyrobów nad tradycyjnymi wyrobami
lakierowymi rozpuszczalnikowymi.
W literaturze patentowej opisano cały szereg metod otrzymywania spoiw i wyrobów lakiero¬
wych wodorozcieńczalnych, przeznaczonych do malowania przedmiotów metalowych, drewnia¬
nych i materiałów drewnopochodnych. Nanoszone są one znanymi sposobami i wysychają w
temperaturze podwyższonej i otoczenia. Zastępują one w coraz większym stopniu farby, lakiery i
emalie tradycyjne — tzn. rozpuszczalnikowe. Znane są farby podkładowe wodorozcieńczalne
schnące w temperaturze podwyższonej, zawierające spoiwo, którego głównym składnikiem jest
żywica typu poliestru, oparta na oleju tungowym, bezwodniku maleinowym i glikolu etylenowym.
Jako emalie nawierzchniowe, nakładane na ten grunt stosowane są tradycyjnie emalie karbamidowe i nitrocelulozowe rozcieńczane rozpuszczalnikami organicznymi.
W skali przemysłowej nie jest korzystne stosowanie podkładów i emalii różnego typu tzn.
opartych na różnych bazach spoiwowych. Istnieje więc konieczność stosowania całych zestawów
wyrobów lakierowych wodorozcieńczalnych. Najważniejszym problemem jest tu dobór odpo¬
wiednich żywic wchodzących w skład spoiwa lakierowego, które jest podstawowym składnikiem
nadającym powłokom lakierowym takie cechy jak: odpowiednia twardość i elastyczność, wygląd i
połysk, odporność na działanie promieniowania ultrafioletowego, odporność na żółknięcie pod
wpływem temperatury podwyższonej, odporność na działanie wody, chemikalii i środowisk koro¬
zyjnych. Farby podkładowe zawierające między innymi pigmenty antykorozyjne zabezpieczają
metal przed wpływem czynników środowiska korozyjnego, natomiast emalie, stanowiące zewnę-
2
144 771
trzną powłokę zestawu lakierowego, muszą spełniać cały szereg pozostałych wymagań dotyczących
ochronnych i dekoracyjnych własności wymalowań. Stąd też istotny jest problem doboru odpo¬
wiedniego układu recepturowego tych wyrobów, a w szczególności spoiwa lakierowego.
Stwierdzono, że wyroby lakierowe: lakiery, farby, emalie wodorozcieńczalne o dobrych
własnościach użytkowych zawierające do 40,0 części wagowych pigmentów i/lub wypełniaczy
charakteryzują się tym, że zawierają zneutralizowanego do pH = 7,0 do 10,0, rozcieńczonego w
wodzie spoiwa lakierowego, składającego się z 20,0 do 50,0 części wagowych żywicy melaminowo-
formaldehydowej i od 80 do 20 części wagowych żywicy w postaci kwaśnego estru. Żywica ta
otrzymywana jest poprzez estryfikację kalafonii z produktem alkoholizy mieszaniny olejów: rycy¬
nowego, poddanego uprzednio procesowi dehydratyzacji oraz oleju lnianego z gliceryną. Powstałą
w ten sposób mieszaninę estrów poddaje się reakcji addycji z bezwodnikiem maleinowym, a
następnie wytworzony addukt hydrolizuje się, częściowo estryfikuje mieszaniną wody i alifaty¬
cznego alkoholu jednowodorotlenowego. Hydroliza przebiega w obecności katalitycznych ilości
aminy alifatycznej. Końcowy produkt posiadający liczbę kwasową od 100 do 160 mg KOH/g
rozcieńcza się w polarnych rozpuszczalnikach organicznych. W przeliczeniu na żywicę nierozcieńczoną (100%) zawartość w niej olejów roślinnych wynosi od 50,0 do 80,0 części wagowych,
kalafonii od 10,0 do 25,0% wagowych. Stosunek ilości bezwodnika maleinowego do sumy pozosta¬
łych reagentów wynosi 0,07:1 do 0,30:1. Spoiwo oraz wytworzone z niego wyroby lakierowe
rozcieńcza się wodą po ich zneutralizowaniu do pH od 7,0 do 10,0 aminami alifatycznymi lub
hydroksyalifatycznymi lub amoniakiem. Wyroby te mogą być stosowane do malowania powie¬
rzchni metalowych lub drewnianych lub z materiałów drewnopochodnych surowych lub uprzednio
zagruntowanych znanymi wyrobami lakierowymi rozpuszczalnikowymi. Nanosi się je poprzez
natrysk lub polewanie lub zanurzanie lub pędzlem. Powłoki utwardza się w temperaturach powyżej
80°C. Wyroby lakierowe według wynalazku charakteryzują się dobrymi własnościami użytkowymi
w zakresie ich aplikacji jak i fizyko-chemicznych parametrów powłok.
Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny wysychający w temperaturze podwyższonej przedsta¬
wiono szczegółowo w podanych przykładach:
Przykład I. Sporządza się emalię wodorozcieńczalną wysychającą w temperaturze 120°C.
W młynku perełkowym uciera się pastę pigmentową składającą się z: 25,0 części wagowych bieli
tytanowej, 4,0 części wagowych butyloglikolu i 8,0 części wagowych około 64% roztworu żywicy w
postaci zneutralizowanego aminą do pH = 8,5 kwaśnego estru otrzymanego w niżej podany
sposób. W ogrzewanym reaktorze stosowanym do syntezy żywic alkidowych, prowadzi się dehydratyzację przez podgrzanie do temperatury 255°C, 34,4 części wagowych oleju rycynowego w
obecności 0,08 wagowych 73% kwasu siarkowego oraz 0,30 części wagowych ksylenu do azeotropowego usuwania wody. Po zakończeniu dehydratyzacji dodaje się 6,50 części wagowych oleju
lnianego oraz 1,40 części wagowych gliceryny 99,5%. Po podgrzaniu do temperatury 240°C
prowadzi się proces alkoholizy, badając jej przebieg poprzez ocenę klarowności mieszaniny z
alkoholem izopropylowym tradycyjnym sposobem. Po zakończeniu alkoholizy, do reaktora ładuje
się 11,10 części wagowych kalafonii balsamicznej i prowadzi estryfikację w temperaturze 270°C w
obecności 1,10 części wagowych ksylenu jako czynnika azeotropowego usuwania wody. Po zakoń¬
czeniu estryfikacji wsad schładza się do 120°C i ładuje 10,00 części wagowych bezwodnika malei¬
nowego i prowadzi addycję podgrzewając powoli do temperatury 160°C, a następnie do
200-220°C. Otrzymany w ten sposób addukt poddaje się hydrolizie i częściowej estryfikacji przez
powolne dozowanie 3,70 części wagowych mieszaniny wody, izopropanolu i trójetyloaminy w
temperaturze 95°C, a następnie rozcieńcza się 30,30 częściami wagowymi alkoholu izopropylo¬
wego. Otrzymana w ten sposób żywica posiada parametry: liczba kwasowa 130 mg KOH/g,
lepkość 250 sekund według kubka Forda Nr 4 w temperaturze 20°C.
Po utarciu pasty pigmentowej przenosi się ją do mieszalnika i dodaje pozostałą ilość 43,00
części wagowych żywicy jak wyżej, 13,20 części wagowych 50% roztworu żywicy melaminowo-
formaldehydowej eteryfikowanej metanolem o gęstości 1,1 g/cm3, pH 10% wodnego roz¬
tworu = 8,0 - 9,5,6,40 części wagowych butyloglikolu oraz 0,40 części wagowych środka pomocni¬
czego poprawiającego rozlewność emalii i równomierność powłoki. Po dokładnym wymieszaniu
emalię rozcieńcza się wodą pitną do lepkości około 33 sek. według kubka Forda Nr 4 w
temperaturze 20°C i nanosi pneumatycznym pistoletem natryskowym lub po rozcieńczeniu do
144 771
3
około 80 sek. pędzlem, na powierzchnie ze stali zagruntowanej farbą antykorozyjną wodorozcień¬
czalną. Pomalowany przedmiot suszy się w temperaturze 120°C w ciągu 1 godziny. Otrzymuje się
całkowicie wyschniętą powłokę, gładką, o wysokim połysku, twardą i odporną na działanie wody.
Przykład II. Sporządza się lakier wodorozcieńczalny poprzez zmieszanie 74,00 części
wagowych żywicy, w postaci zneutralizowanego do pH = 8,3 kwaśnego estru otrzymanego jak w
przykładzie I, 22,00 części wagowych żywicy melaminowo-formaldehydowej jak w przykładzie I
oraz 4,00 części wagowych etyloglikolu. Po rozcieńczeniu wodą, lakier nanosi się pędzlem na płytkę
wiórową okleinową i suszy się w temperaturze 90°C w ciągu 1,5 godziny lub w temperaturze 150°C
w ciągu 20 minut. Uzyskuje się powłokę twardą, o dobrym połysku, odporną na działanie wody.
Przykład III. Sporządza się podkład wodorozcieńczalny piecowy. W młynku perełkowym
uciera się pastę pigmentową o składzie: 3,0 części wagowych fosforanu cynku, 4,0 części wagowych
zasadowego dwusiarczanu ołowiu, 10,0 części wagowych mikrotalku, 20,0 części wagowych bieli
tytanowej, 3,6 części wagowych eteru butylowego, glikolu etylenowego i 17,0 części wagowych
żywicy wodorozcieńczalnej opisanej w przykładzie I. Utartą pastę przenosi się do mieszalnika i
dodaje 13,0 części wagowych żywicy melaminowo-formaldehydowej (jak w przykładzie I), pozo¬
stałą ilość tj. 17,0 części wagowych żywicy wodorozcieńczalnej opisanej w przykładzie 1,0,3 części
wagowych trójetanoloaminy, 4,0 części wagowych glikolu etylenowego, 0,1 części wagowych
silikonowego środka pomocniczego oraz 8,0 części wagowych wody. Podkład nanosi się metodą
natrysku na powierzchnie metalowe, suszy w temperaturze 110°C uzyskując powłoki o dużej
twardości, elastyczności i przyczepności do podłoża.
Zastrzeżenia patentowe
1. Wyrób lakierowy wodorozcieńczalny wysychający w temperaturze podwyższonej zawiera¬
jący do 40,0 części wagowych pigmentów i/lub wypełniaczy oraz spoiwo lakierowe, znamienny tym,
że jako spoiwo lakierowe zawiera mieszaninę: 20 do 50 części wagowych żywicy melaminowo-
formaldehydowej i 80 do 20 części wagowych żywicy w postaci kwaśnego estru otrzymanego porzez
estryfikację kalafonii z produktem alkoholizy mieszaniny olejów: rycynowego dehydratyzowanego
i lnianego, z gliceryną, a następnie addycją powstałych w ten sposób mieszanych estrów z bezwodni¬
kiem maleinowym oraz hydrolizę i częściową estryfikację utworzonego adduktu wodą i/lub
alkoholem jednowodorotlenowym z wytworzeniem kwaśnych monoestrów o liczbie kwasowej od
100 do 160 mg KOH/g, a całość spoiwa zneutralizowana jest aminą alifatyczną lub hydroksyalifatyczną lub amoniakiem do pH 7,0 do 10,0 i rozcieńczona wodą.
2. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że żywica w postaci kwaśnego estru składa się z 50
do 80% wagowych olejów roślinnych oraz z 10 do 25% wagowych kalafonii, a stosunek ilości
bezwodnika maleinowego do sumy pozostałych reagentów wynosi od 0,07:1 do 0,30:1.