Utwardzona kompozycja powlekająca, zastosowanie tej kompozycji, sposób jej wytwarzania oraz proszek poliamidowy do zastosowania w tej kompozycji

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C09D 191/06 ( ) C09D 177/00 ( ) C09D 5/03 ( ) (54) Utwardzona kompozycja powlekająca, zastosowanie tej kompozycji, sposób jej wytwarzania oraz proszek poliamidowy do zastosowania w tej kompozycji (30) Pierwszeństwo: , DE, , DE, (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 03/04 (73) Uprawniony z patentu: Evonik Degussa GmbH, Essen, DE (72) Twórca(y) wynalazku: JÖRG HÖHNE, Hanau, DE PAUL-LUDWIG WATERKAMP, Recklinghausen, DE WOLFGANG CHRISTOPH, Marl, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/10 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Eleonora Rozbicka PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest utwardzana kompozycja powlekająca, zastosowanie tej kompozycji, sposób jej wytwarzania oraz proszek poliamidowy do zastosowania w tej kompozycji. Wynalazek dotyczy kompozycji powlekającej o ulepszonej odporności na ścieranie. Utwardzane substancje powlekające na bazie funkcjonalnych hydroksylowo spoiw i poliizocyjanianów albo systemu poliester-żywica melaminowa, które zawierają drobnoziarnisty poliamid w zawiesinie, są znane (EP B ). Takie Substancje powłokowe po utwardzeniu tworzą odporną na warunki atmosferyczne i na działanie światła powłokę łatwo kształtowaną mechanicznie, odporną na ścieranie i na działanie środków chemicznych. Aktualnie jako środek strukturalny i polepszający właściwości w lakierach na bazie poliuretanów i poliestrów stosuje się drobnoziarnisty proszek poliamidowy zasadniczo na bazie poliamidu 11 i poliamidu 12. Do pomyślenia są również inne systemy spoiw. Systemy te znajdują zastosowanie głównie w przemyśle powlekania uzwojeń, ale również w dziedzinie lakierów do drewna oraz w różnych innych gałęziach przemysłu. Przykładami są przy tym wykładziny podłogowe lub odporne na ścieranie lakiery do drewna stosowane do mebli kuchennych (płyty robocze). W obecnych zastosowaniach wykorzystuje się dobrą odporność na ścieranie proszku poliamidowego zwłaszcza jako środka do strukturowania, aby przedłużyć żywotność systemów lakierniczych, np. w dziedzinie systemów ochrony przeciwsłonecznej (elementy rolet). W procesie powlekania zwojów, systemy lakiernicze nakłada się na blachy aluminiowe i stalowe, które następnie tnie się i formuje z nich żądane elementy. W przypadku dotychczas opracowanych środków powłokowych chodzi np. o systemy reaktywne, które w piecu do wypalania są doprowadzane do reakcji i utwardzane, jak np. odblokowanie izocyjanianów w temperaturze powyżej 160 C i następnie reakcja z końcowymi grupami hydroksylowymi poliestru. Podstawą ulepszenia systemu lakierniczego z poliuretanem i/lub poliestrem za pomocą proszku poliamid 11 i/lub poliamid 12 jako środka powodującego zmianę struktury jest reakcja zawartych w poliamidzie swobodnych, reaktywnych grup końcowych, głównie końcowych grup karboksylowych i aminowych z wytwarzanymi w piecu składnikami reaktywnymi. Następuje przy tym chemiczne związanie poliamidu w powstającą w piecu cienką warstwę lakieru. Jako dalsze składniki wpływające na właściwości powierzchniowe i odporność na ścieranie cienkich warstw lakieru nadają się woski, zwłaszcza mikronizowane woski polietylenowe. Z punktu widzenia techniki lakierniczej duże stężenia wosków mają jednak również ujemny wpływ na warstwę lakieru. Lakiery takie są często bardzo wrażliwe na powstawanie odcisków palców. Na powierzchni mogą wystąpić wypocenia, które zmniejszają połysk lakieru, a nawet mogą doprowadzić do mlecznego zmętnienia lakieru. Zaobserwowano również, że duża zawartość wosku polietylenowego w lakierze nie daje się całkowicie dyspergować. Na skutek niejednorodnego rozkładu gotowa warstwa lakiernicza miała strukturę plamistą. Zadaniem wynalazku jest zatem opracowanie substancji powlekającej, która jest pozbawiona wymienionych wad nawet przy dużej zawartości wosku. Według wynalazku zadanie to zostało rozwiązane za pomocą utwardzanej kompozycji powlekającej na bazie hydroksylowo funkcjonalnego spoiwa i poliizocyjanianu, która zawiera drobnoziarnisty proszek poliamidowy w zawiesinie, charakteryzującej się tym, że proszek poliamidowy, korzystnie poliamid 11 i/lub poliamid 12 jest powleczony woskiem, korzystnie w ilości od 0,1 do 40% wagowo przy czym jako woski zastosowane są jeden lub więcej wosków olefinowych albo jeden lub więcej wosków Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C. Proszek poliamidowy korzystnie zawiera poliamid 11 i/lub poliamid 12. Proszek poliamidowy korzystniej zawiera wytrąceniowy proszek poliamid 12. Utwardzana kompozycja powlekająca znajduje zastosowanie do powlekania zwojów aluminium albo żelaza albo do powierzchni drewnianych albo do powlekania powierzchni podłóg. Według wynalazku sposób wytwarzania utwardzanej kompozycji powlekającej na bazie hydroksylowo funkcjonalnego spoiwa i zablokowanego poliizocyjanianu, charakteryzuje się tym, że drobnoziarnisty proszek poliamidowy w zawiesinie powleka się jednym lub więcej woskami olefinowymi albo jednym lub więcej woskami Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C i dodaje się do utwardzanej kompozycji powlekającej.

3 PL B1 3 Według wynalazku proszek poliamidowy do zastosowania w utwardzanej kompozycji powlekającej określonej powyżej charakteryzuje się tym, że proszek poliamidowy jest powleczony woskiem, korzystnie jednym lub więcej woskami olefinowymi albo jednym lub więcej woskami Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C, szczególnie w ilości od 0,5 do 10 części wosku na 100 części proszku poliamidowego. Korzystnie proszek poliamidowy zawiera poliamid 11 i/lub poliamid 12. Korzystniej proszek poliamidowy zawiera wytrąceniowy proszek poliamid 12. Niespodziewanie okazało się, że za pomocą opisanych wyżej substancji powlekających, które zawierają proszek poliamidowy, uzyskuje się znaczne polepszenie odporności warstwy lakieru na ścieranie, zwłaszcza wtedy, gdy według wynalazku proszek poliamidowy jest najpierw powlekany woskiem. Zaobserwowano przy tym, że odporność cienkiej warstwy lakieru na ścieranie jest największa, gdy stosuje się proszek poliamidowy powleczony woskiem i jest większa niż przy dodawaniu wosku i proszku poliamidowego w dotychczasowy sposób oddzielnie do substancji powlekającej. Za pomocą systemów lakierniczych według wynalazku można ponadto uniknąć lub wyraźnie zmniejszyć, przy dużych stężeniach wosku, wady takie jak wrażliwość na powstawanie odcisków palców, wypocenia na powierzchni i/lub mleczne zmętnienie. Obawa, że chemiczne wiązanie proszku poliamidowego w cienkiej warstwie lakieru będzie znacznie utrudnione przez powleczenie woskiem i umożliwi ścieranie cząstek poliamidowych z cienkiej warstwy lakieru nie spełniła się. Niespodziewanie stwierdzono, że pomimo powleczenia powstaje stosunkowo dobre wiązanie chemiczne końcowych grup poliamidowych i zablokowanych systemów reaktywnych w piecu do wypalania. Jako woski w substancji powlekającej według wynalazku nadają się wszystkie woski olefinowe i/lub woski Fischer-Tropscha. Mogą być one stosowane również w postaci modyfikowanej. Przykładem wosku modyfikowanego jest wosk polietylenowy zawierający PTFE. Korzystnie woski te mają temperaturę topnienia C. Wyrób według wynalazku i jego wytwarzanie zostanie dokładniej objaśnione poniżej. Substancje powlekające według wynalazku zawierają powlekane proszki poliamidowe. Są one złożone z proszków poliamidowych, które korzystnie zawierają poliamid 11 i/lub poliamid 12. Jako proszek poliamidowy można stosować zarówno proszek zmielony, otrzymany przez mielenie granulatu poliamidowego, jak i proszek wytrąceniowy. Szczególnie korzystnie stosuje się proszek poliamid 12, który wytworzony jest sposobem wytrąceniowym według DE BI (Hüls AG), ponieważ proszek ten ma bardzo równomierną ziarnistość i porowatą powierzchnię. Średnia wielkość ziaren d 50 wynosi w przypadku proszku poliamidowego stosowanego w lakiernictwie 5-60 μm, jednakże do określonych zastosowań używa się również większych cząstek do d 50 około 150 μm. Proszki poliamidowe są powlekane woskiem. Z reguły nakłada się przy tym 0,5-10 części mikronizowanego wosku na 100 części proszku poliamidowego. Wosk można przy tym mieszać na zimno w Dry-Blend, jak również nakładać przez bonderyzację na poliamid, albo każdym innym znanym sposobem mieszania na gorąco, przy czym należy pamiętać, żeby maksymalna temperatura w mieszalniku była niższa niż temperatura topnienia proszku poliamidowego, by proszek poliamidowy nie skleił się sam w większe cząstki lub nie spiekł się, a w mieszalniku nie wystąpiło osadzanie się roztopionego poliamidu. Powlekany proszek poliamidowy stosuje się w substancji powlekającej według wynalazku w ilości 0,1-40% wagowo, przy czym ilość ta korzystnie wynosi 0,5-5% wagowo, a szczególnie korzystnie 1-3% wagowo. Ponadto takie substancje powlekające zawierają składniki takie, jak opisano w EP A2. Systemy lakiernicze oparte są na spoiwie funkcjonalnym hydroksylowo, które reaguje z grupami izocyjanianowymi poliizocyjanianu. Przykładem są poliestry, poliole, polietery, poliuretany, poliglikole, poliakrylany, żywice melaminowe, żywice winylowe, żywice epoksydowe, żywice fenolowe, żywice mocznikowe lub porównywalne polimery z grupami hydroksylowymi, jak również z innymi grupami funkcjonalnymi z aktywnymi atomami wodoru, jak np. aminy, poliaminoamidy itd. Substancje powlekające według wynalazku zawierają przykładowo zablokowany poliizocyjanian i spoiwo zawierające grupy hydroksylowe w sumie 10-60% wagowo, korzystnie 20-40% wagowo, przy czym, jak opisano w EP , stosunek pomiędzy oboma tymi składnikami może zmieniać się w zakresie 0,5 : 1 do 5 : 1.

4 4 PL B1 Ponadto substancje powlekające mogą zawierać różne rozpuszczalniki oraz barwniki, pigmenty i dalsze dostępne w handlu dodatki, jak np. substancje zwiększające odporność na promieniowanie ultrafioletowe. Odpowiednie związki są również opisane w EP Substancje powlekające według wynalazku można nakładać na daną powierzchnię wszystkimi znanymi sposobami, na przykład lakierowanie natryskowe, nakładanie lakieru wałkiem, taśmą (Coil- Coating), przez wylewanie i stosowanie rakli. Powierzchnię posiadającą substancję powlekającą nagrzewa się następnie do temperatury, przy której systemy reaktywne mogą reagować z grupami funkcjonalnymi spoiwa i proszku poliamidowego. Następuje przy tym wnikanie substancji powlekającej w warstewkę lakieru i utwardzanie. Ogrzewanie można przy tym przeprowadzać w piecu (piec z obiegiem powietrza), jak również przez napromieniowanie źródłem ciepła lub przez indukcję. Poniżej zostaną dokładniej omówione przykłady wykonania wynalazku. Celem wytworzenia powlekanej poliamidy, 100 części wytrąceniowego proszku poliamid 12, wytworzonego według DE B1, o średnim rozkładzie wielkości ziaren d 10 = 7 pm, d 50 = 21 pm i d 90 = 38 pm intensywnie mieszano z różnymi woskami z tablicy 1 za każdym razem przez 3 minuty w 10-litrowym szybkim mieszalniku firmy Henschel z prędkością 600 obr/min. Moc mieszalnika wynosiła około 3,4*10 4 W. T a b l i c a 1 Proszek poliamidowy do lakierów prześwitujących Produkt Typ wosku Zawartość wosku Poliamid A VESTOWAX części Poliamid B Lanco-Wax TF części Poliamid C Comomulus VP 45 5 części Poliamid D Lanco PE 1500 SF 5 części Poliamid E 0 części Ponadto wytrąceniowy proszek poliamid 12 jako przykład porównawczy stosowano bez wosku z oznaczeniem Poliamid E. Z proszkami poliamidowymi wytwarzany był przejrzysty lakier według tablicy 2. T a b l i c a 2 Skład przejrzystego lakieru Żywica poliestrowa bezolejowa 45% Poliizocyjanian blokowany 15% Poliakrylan 1% DBTL (katalizator) 0,2% Proszek poliamid 12(Poliamid A-E) 0-10% Mieszanka rozpuszczalników (węglowodory aromatyczne) do 100% Niektóre lakiery zawierają dodatkowo 1% mikronizowanego wosku (patrz tablica 3). Przy użyciu tych lakierów wykonano powłoki próbne o grubości suchej warstwy 20 μm na blasze aluminiowej. Odporność na ścieranie określano według DIN ISO próbnikiem Tabera 2 x 50 g CS 10 rolek 3000 obrotów. Wartości ścierania przedstawiono w tablicach 3a i 3b. T a b l i c a 3a Przykład Proszek poliamidowy Mikronizowany wosk Ścieranie [mg] 1. (Próba zerowa) (Porównanie) 10% Poliamid E % Poliamid A % Poliamid B % Poliamid C % Poliamid D - 57

5 PL B1 5 T a b l i c a 3b Przykład Proszek poliamidowy Mikronizowany wosk Ścieranie [mg] 7. (Próba zerowa) - 1,5% VESTOWAX (Porównanie) 10% Poliamid E 1,5% VESTOWAX % Poliamid A 1% VESTOWAX Zastrzeżenia patentowe 1. Utwardzana kompozycja powlekająca na bazie hydroksylowo funkcjonalnego spoiwa i poliizocyjanianu, która zawiera drobnoziarnisty proszek poliamidowy w zawiesinie, znamienna tym, że proszek poliamidowy, korzystnie poliamid 11 i/lub poliamid 12 jest powleczony woskiem korzystnie w ilości od 0,1 do 40% wagowo przy czym jako woski zastosowane są jeden lub więcej wosków olefinowych albo jeden lub więcej wosków Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C. 2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że proszek poliamidowy zawiera poliamid 11 i/lub poliamid Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że proszek poliamidowy zawiera wytrąceniowy proszek poliamid Zastosowanie utwardzanej kompozycji powlekającej określonej zastrz. 1 do powlekania zwojów aluminium albo żelaza albo do powierzchni drewnianych albo do powlekania powierzchni podłóg. 5. Sposób wytwarzania utwardzanej kompozycji powlekającej na bazie hydroksylowo funkcjonalnego spoiwa i zablokowanego poliizocyjanianu, znamienny tym, że drobnoziarnisty proszek poliamidowy w zawiesinie powleka się jednym lub więcej woskami olefinowymi albo jednym lub więcej woskami Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C i dodaje się do utwardzanej kompozycji powlekającej. 6. Proszek poliamidowy do zastosowania w utwardzanej kompozycji powlekającej określonej zastrz. 1, znamienny tym, że proszek poliamidowy jest powleczony woskiem korzystnie jednym lub więcej woskami olefinowymi albo jednym lub więcej woskami Fischer-Tropscha, korzystnie o temperaturze topnienia w zakresie 90 do 160 C, szczególnie w ilości od 0,5 do 10 części wosku na 100 części proszku poliamidowego. 7. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że proszek poliamidowy zawiera poliamid 11 i/lub poliamid Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że proszek poliamidowy zawiera wytrąceniowy proszek poliamid 12.

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.