(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl7: C09D 5/08 (54) Emalia do malowania podłoży metalowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/97 (73) Uprawniony z patentu: NOBILES Kujawska Fabryka Farb i Lakierów Sp. z o.o., Włocławek, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/01 (72) Twórcy wynalazku: Jadwiga Rutkowska, Zaduszniki, PL Elżbieta Rybacka, Włocławek, PL PL B1 (57) Emalia do malowania podłoży metalowych, zawierająca żywice sztuczne, pigmenty i/lub barwniki, rozpuszczalniki i ewentualnie dodatki, znamienna tym, że składa się z części wagowych składnika A) zawierającego: 43,2-52,8 części wagowych, najlepiej 65% wagowo, roztworu w octanie metoksypropylu kopolimeru akrylowego reaktywnego z grupą izocyjanianową, 0-30 części wagowych pigmentów nieorganicznych, 0-4 części wagowych barwników organicznych, 2-25 części wagowych ksylenu, 2-25 części wagowych octanu butylu, 0,054-0,07 części wagowych sykatywy cynkowej, najlepiej 8% wagowo, 0,267-0,50 części wagowych środka powierzchniowo czynnego i z 11,7-14,3 części wagowych składnika B) zawierającego: 55,35-65,65 części wagowych, najlepiej 75% wagowo, roztworu 1,6-dwuizocyjanianu heksametylenu w mieszaninie 1:1 octan metoksylu/ksylen, 27,45-33,55 części wagowych, najlepiej 70% wagowo, roztworu poliizocyjanianu na bazie izoforonu w mieszaninie2:1 Solvesso 100 /octan butylu i 7,7-8,8 części wagowych octanu metoksypropylu.

2 Emalia do malowania podłoży metalowych Zastrzeżenie patentowe Emalia do malowania podłoży metalowych, zawierająca żywice sztuczne, pigmenty i/lub barwniki, rozpuszczalniki i ewentualnie dodatki, znamienna tym, że składa się z części wagowych składnika A) zawierającego: 43,2-52,8 części wagowych, najlepiej 65% wagowo, roztworu w octanie metoksypropylu kopolimeru akrylowego reaktywnego z grupą izocyjanianową, 0-30 części wagowych pigmentów nieorganicznych, 0-4 części wagowych barwników organicznych, 2-25 części wagowych ksylenu, 2-25 części wagowych octanu butylu, 0,054-0,07 części wagowych sykatywy cynkowej, najlepiej 8% wagowo, 0,267-0,50 części wagowych środka powierzchniowo czynnego i z 11,7-14,3 części wagowych składnika B) zawierającego: 55,35-65,65 części wagowych, najlepiej 75% wagowo, roztworu 1,6-dwuizocyjanianu heksametylenu w mieszaninie 1:1 octan metoksylu/ksylen, 27,45-33,55 części wagowych, najlepiej 70% wagowo, roztworu poliizocyjanianu na bazie izoforonu w mieszaninie 2:1 Solvesso 100 /octan butylu i 7,7-8,8 części wagowych octanu metoksypropylu. * * * Przedmiotem wynalazku jest emalia do bezpośredniego lub pośredniego malowania podłoży metalowych odporna na działanie środowiska przemysłowego. Z polskiego opisu patentowego nr znana jest emalia, zwłaszcza na zewnętrzną stronę tub i monobloków na bazie syntetycznych żywic organicznych w mieszaninie rozpuszczalników organicznych z dodatkiem pigmentów nieorganicznych lub metalicznych i ewentualnie substancji barwiących organicznych. Emalia charakteryzuje się tym, że składa się z części wagowych żywicy poliestrowej liniowej, wysokocząsteczkowej, nasyconej, stanowiącej kopolimer na bazie aromatycznych kwasów dwukarboksylowych oraz alifatycznych lub cykloalifatycznych dioli o temperaturze mięknienia 413 K, 2-6 części wagowych żywicy sześciometoksymelaminowej, 1-4 części wagowych żywicy melaminowej butoksylowanej w postaci 50% roztworu w butanolu, 1-2 części wagowych niskocząsteczkowej żywicy epoksydowej o równoważniku epoksydowym , części wagowych pigmentów, części wagowych rozpuszczalników organicznych, korzystnie octanu etyloglikolu i mieszaniny węglowodorów aromatycznych oraz ewentualnie 0,2-3,5 części wagowych organicznych substancji barwiących. Emalia nie jest odporna na działanie środowiska przemysłowego zanieczyszczonego tlenkami azotu i tlenkami siarki. Po kilkumiesięcznej eksploatacji w atmosferze przemysłowej ulega pęcherzeniu i odchodzi od podłoża. Wady dotychczasowego stanu techniki wyeliminowano przez opracowanie emalii zgodnej z obecnym wynalazkiem. Emalia do malowania podłoży metalowych zawierająca żywice sztuczne, pigmenty i/lub barwniki, rozpuszczalniki i ewentualnie dodatki charakteryzuje się tym, że składa się z części wagowych składnika A) zawierającego: 43,2-52,8 części wagowych, najlepiej 65% wagowo, roztworu w octanie metoksypropylu kopolimeru, akrylowego reaktywnego z grupą izocyjanianową, 0-30 części wagowych pigmentów nieorganicznych, 0-4 części wagowe barwników organicznych, 2-25 części wagowych ksylenu, 2-25 części wagowych octanu metoksypropylu, 2-25 części wagowych octanu butylu, 0,054-0,07 części wagowych sykatywy cynkowej, najlepiej 8% wagowo, 0,0267-0,5 części wagowych środka powierzchniowo czynnego i 11,7-14,3 części wagowych składnika B) zawierającego : 55,35-67,65 części wagowych, najlepiej 75% wagowo, roztworu 1,6-dwuizocyjanianu heksametylenu w mieszaninie 1 : 1 octanu metoksylu/ksylenu, 27,45-33,55 części wagowych, najlepiej 70% wagowo,

3 roztworu poliizocyjanianu na bazie izoforonu w mieszaninie 2 : 1 Solvesso 100 /octan butylu i 7,2-8,8 części wagowych octanu metoksypropylu. Jako kopolimer reaktywny z grupą izocyjanianową stosuje się kopolimer z grupą hydroksylową lub karboksylową albo aminową. Stosowana może być również dowolna mieszanina kopolimerów akrylowych z wymienionymi grupami reaktywnymi. Stosowany kopolimer akrylowy jest podstawowym składnikiem błonotwórczym emalii nadając jej wytrzymałość mechaniczną, przyczepność do podłożą i odporność na działanie czynników obciążających. Dzięki przereagowaniu z izocyjanianem powoduje utwardzenie powłoki. Zastosowane pigmenty i/lub barwniki nadają powłoce wymaganą barwę i odporność na działanie czynników zewnętrznych. Najczęściej stosowanymi pigmentami są biel tytanowa, tlenki żelaza żółte i czerwone, tlenek cynku, pigmenty kadmowe. Stosowane w małych ilościach barwniki organiczne mogą być dowolne w zależności od wymaganej barwy powłoki. Stosowana kompozycja rozpuszczalników organicznych składająca się z ksylenu, octanu metoksypropylu i octanu butylu ma za zadanie rozpuszczenia wszystkich żywic emalii i przedłużenia czasu jej eksploatacji w lepkości gotowej do stosowania. Kompozycja rozpuszczalników nadaje homogeniczność emalii i wymagane właściwości reologiczne w czasie nanoszenia. Zastosowana sykatywa cynkowa powoduje przyspieszenie wysychania tlenowego powłoki. Środki powierzchniowo czynne, korzystnie znany w handlu pod nazwą Byk 335, powodują eliminację z powłoki ewentualnie powstających zawirowań, dołków, kraterków, zacieków itp. Zastosowany w składniku B) 1,6-dwuizocyjanian heksametylenu jest reaktywny z grupami czynnymi kopolimeru akrylowego i powoduje usieciowanie powłoki. Dzięki alifatycznemu charakterowi nie ulega żółknięciu w czasie eksploatacji. Drugim czynnikiem sieciującym w składniku B) jest poliizocyjanian izoforonu. Wprowadza on do siatki polimerowej emalii inny rodzaj usieciowania. Obecność w powłoce wiązań poprzecznych wprowadzonych przez izocyjaniany oraz usieciowanie tlenowe nadają powłoce odporność na przenikanie substancji ciekłych i gazowych takich jak woda, para wodna, tlen, tlenki azotu i tlenki siarki. Powłoka odporna jest na pęcherzenie i na działanie atmosfery przemysłowej. Emalia doskonale nadaje się do bezpośredniego malowania metali kolorowych, jak aluminium, cynk, miedź jak również dowolnych ich stopów. Emalia odpowiednia jest również do malowania gruntowanego żelaza i jego stopów. Najlepiej do tego celu nadają się grunty bazujące na zwykłych lub modyfikowanych żywicach epoksydowych, alkidowych, winylowych, poliestrowych i dowolnych ich kompozycjach. Powłoka emalii eksploatowana przez trzy lata w atmosferze przemysłowej nie zmienia swoich walorów ochronnych ani dekoracyjnych. Podane niżej przykłady bliżej wyjaśniają wynalazek. Przykłady kopolimerów akrylowych stosowanych w emalii zgodnej z wynalazkiem. Przykład I Kopolimer akrylowy z reaktywną grupą hydroksylową składa się z: 48 części wagowych jednostek metakrylanu metylu 10 części wagowych jednostek akrylanu etylu 9 części wagowych jednostek metakrylanu butylu 11 części wagowych jednostek metakrylanu 2-hydroksyetylu 2 części wagowe jednostek kwasu akrylowego.

4 Przykład II Kopolimer akrylowy z reaktywną grupą hydroksylową wytworzony z: 32 części wagowych styrenu 19 części wagowych estru glicydylowego kwasu versatikowego 26 części wagowych metakrylanu 2-hydroksyetylu 18 części wagowych metakrylanu metylu 1,5 części wagowych kwasu akrylowego. Przykład III Kopolimer akrylowy wytworzony z: 105 części wagowych metakrylanu metylu 151,7 części wagowych styrenu 105 części wagowych akrylanu butylu 195 części wagowych acetoacetoksyetylu 195 części wagowych metakrylanu glicydylu. Przykład IV Kopolimer akrylowy wytworzony z: 23 części wagowych estru glicydylowego kwasów alfa-alkiloalkanomonokarboksylowych 10 części wagowych kwasu metakrylowego 19 części wagowych metakrylanu 2-hydroksyetylu 46 części wagowych styrenu 2 części wagowe metakrylanu glikolu polipropylenowego o średnim ciężarze cząsteczkowym 360 do 382. Przykłady farb podkładowych Przykład 1 Farba epoksydowa na stal Do 60% roztworu dianowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,2 w mieszaninie rozpuszczalników: metyloizobutyloketon, ksylen, octan butylu w stosunku wagowym 2:2:1 w ilości 45 części wagowych, dodaje się 20 części wagowych siarczanu baru, 5 części wagowych talku, 10 części wagowych pasty aluminium wypływającego lub niewypływającego, 10 części wagowych czerwieni żelazowej, 0,5 części wagowych gamma-aminopropylotrietoksysilanu i 9 części wagowych mieszaniny rozpuszczalników: ksylen, butanol w stosunku wagowym 3:1. Farbę dysperguje się. Przed użyciem farbę miesza się z żywicą poliamidową o liczbie aminowej 230 w ilości 16 części wagowych. Przykład 2 Farba podkładowa aikidowo-winylowa na stal Do mieszalnika wprowadza się w czasie mieszania 10,6 części wagowych etanolu i 15,0 części wagowych butanolu, 6,3 części wagowych poliwinylobutyralu i 1,5 części wagowych nieutwardzalnej żywicy fenolowej typu nowolakowego. Proces rozpuszczenia następuje w ciągu 30 minut. Po czym wprowadza się 3,0 części wagowe żywicy epoksydowej typu Epikote 1001 (75% roztwór w ksylenie) i 15,0 części wagowych etanolu. Na koniec w czasie mieszania wprowadza się: 1,0 część wagową pirogenicznego dwutlenku krzemu, 2,2 części wagowe talku (średnia wielkość ziarna 10 μm), 2,2 części wagowe dwuhydratu fosforanu wapnia/fosforanu magnezu w stosunku wagowym 9:1, 3,8 części wagowych dwutlenku tytanu typu rutyl i 14,4 części wagowych pigmentu tlenku żelaza. Po wymieszaniu na mieszalniku z szybkością 21 m/s w ciągu 15 minut osiąga się rozdrobnienie wystarczające do dyspergowania na młynku perełkowym. Uzyskaną pastę nastawia się metyloizobutyloketonem/etanol na lepkość do dalszego przetwarzania na młynku perełkowym; dodaje się 3,0 części wagowe metyloizobutyloketonu. Pastę przepuszcza się dwukrotnie przez młynek perełkowy, przy czym temperatura wzrasta maksymalnie od C. Miałkość wynosi μm. Po oziębieniu pasty poniżej 30 C wprowadza się do niej powoli podczas mieszania 2,0 części wagowe ksylenu, 4,0 części wagowe

5 metyloizobutyloketonu i 11,7 części wagowe krótkoolejowej, schnącej żywicy alkidowej (żywica alkidowa rycynenowa o zawartości oleju 30%, produkt handlowy Alftalat AR 300). Otrzymuje się homogeniczną substancję. W końcu nastawia się lepkość przez dodatek 4,0 części wagowe metyloizobutyloketonu na wymaganą wartość. Grunt jest utwardzalny kwasem fosforowym, przy czym stosuje się 1 część objętościową powyższego gruntu na 1 część objętościową roztworu kwasu fosforowego zawierającego 4,9 części wagowych kwasu fosforowego (85% w odsolonej wodzie), 13,2 części wagowych etanolu, 13,0 części wagowych butanolu, 13,0 części wagowych izopropanolu, 37,0 części wagowych metyloizobutyloketonu, 15,0 części wagowych octanu metoksybutylu i 2,9 części wagowych ksylenu. Przykład 3 Farba podkładowa epoksydowa uretanowana na żelazo i stopy żelaza Farbę podkładową wytwarza się z komponentu lakierniczego i utwardzacza w stosunku wagowym 3,5:1. Oba komponenty posiadają następujące składy. Komponent lakierniczy: 22,5 części wagowych żywicy epoksydowej (równoważnik epoksydowy = około 400; Epikote 1001 stała, wytwórca Shell) 48 części wagowych pyłu cynku (10 μm) 10 części wagowych pyłu aluminium (10 μm) 1,2 części wagowych Bentonitu 17, 5 części wagowych ksylenu. Utwardzacz: 37,5 części wagowych alifatycznego poliizocyjanianu (Desmodur N 100%, wytwórcza Bayer AG) 62,5 części wagowych ksylenu. Farbę po wymieszaniu składników nanosi się na przygotowane podłoże w grubości 100 μm przez natrysk i suszy 10 minut w 80 C. Składnik A Przykłady emalii zgodnej z wynalazkiem Przykład części wagowe Biel tytanowa 22,32 24,80 27,28 Sicomin gelb L 625 (żółty barwnik organiczny) 0,018 0,02 0,022 Żółcień żelazowa 0,045 0,05 0,055 Ksylen 8,028 8,92 9,801 Octan metoksypropylu 8,019 8,91 9,81 Octan butylu 9,019 8,91 9,81 Sykatywa cynkowa, 8% wagowo 0,054 0,06 0,06 Byk 355, środek powierzchniowo czynny 0,267 0,33 0,363 Viacryl SM 564, 65% roztwór kopolimeru akrylowego z grupą hydroksylową w octanie metoksypropylu 43,20 48,00 52,80 1,6-dwuizocyjanian heksametylenu, 75% wagowo, roztwór w mieszaninie 1:1 octanu metoksypropylu/ksylen Poliizocyjanian na bazie izoforonu, 70%, wagowo, roztwór w mieszaninie 2:1 Solvesso 100 /octan butylu B 55,35 61,50 67,50 27,45 30,50 33,55 Octan metoksypropylu 7,20 8,00 8,80

6 Wytwarzanie emalii zgodnej z wynalazkiem polega na zarobieniu pigmentów i barwników żywicą akrylową, rozpuszczalnikami i dodatkami na pastę pigmentową, zdyspergowaniu pasty pigmentowej do stopnia miałkości 10 mikronów. Uzyskany w ten sposób składnik A) w ilości części wagowych miesza się ze składnikiem B) w ilości 11,7-14,3 części wagowych a po rozcieńczeniu rozpuszczalnikiem do lepkości wymaganej dla danej metody aplikacji nanosi się na przygotowaną powierzchnię podłoża metalowego bezpośrednio albo uprzednio gruntowanego farbą gruntową. Powleczona bezpośrednio powierzchnia aluminium emalią według przykładu 1, cynku emalią według przykładu 2 i miedzi emalią według przykładu 3 uzyskuje trwały i estetyczny wygląd w atmosferze przemysłowej w ciągu 3 lat eksploatacji. Powierzchnia oczyszczonej i odtłuszczonej stali po gruntowaniu farbą gruntową według przykładu 1, albo 2, albo 3 i następnie pomalowana emalią według przykładu wynalazku 1 albo 2, albo 3 uzyskuje trwały estetyczny wygląd w atmosferze przemysłowej przez co najmniej trzy lata. Emalia zgodna z wynalazkiem odpowiednia jest również do malowania tworzyw sztucznych bezpośrednio albo gruntowanych. Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.