CS267612B1

CS267612B1 - A method of preparing waterborne paints with reduced air retention

Info

Publication number: CS267612B1
Application number: CS877836A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Ing Csc Snuparek; Milan Ing Csc Pilny; Jiri Ing Csc Kaska; Leopold Ing Csc Formanek; Jan Kostlivy; Milan Ing Sima
Original assignee: Snuparek Jaromir; Milan Ing Csc Pilny; Kaska Jiri; Formanek Leopold; Jan Kostlivy; Sima Milan
Priority date: 1987-11-02
Filing date: 1987-11-02
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS783687A1

Abstract

Řešení spadá do oblasti výroby nátěrových hmot a řeší problém zadržování vzduchových bublin během homogenizace složek, k němuž dochází zejména při přípravě nátěrových hmot na bázi vodných polymerních disperzí v důsledku přítomnosti povrchově aktivních látek. Podstata řešení spočívá v tom, že při homogenizaci složek, prováděné v jedné nebe více homogenizačních fázích, se alespoň konečná fáze homogenizace provede v atmosféře oxidu uhličitého a vzniklá nátěrová hmota se pak upraví přídavkem vodného roztoku amoniaku a/nebo alifatických nebo heterocyklických dusíkatých bází typu aminů s počtem dusíkových atomů 1 až A a uhlíkových atomů 1 až 6 na hodnotu pH 7,5 až 11.The solution falls within the field of paint production and solves the problem of air bubble retention during the homogenization of components, which occurs especially in the preparation of paint compositions based on aqueous polymer dispersions due to the presence of surfactants. The essence of the solution lies in the fact that during the homogenization of components, carried out in one or more homogenization stages, at least the final homogenization stage is carried out in a carbon dioxide atmosphere and the resulting paint composition is then treated by adding an aqueous solution of ammonia and/or aliphatic or heterocyclic nitrogen bases of the amine type with the number of nitrogen atoms from 1 to A and carbon atoms from 1 to 6 to a pH value of 7.5 to 11.

Description

Vynález se týká přípravy vodou ředitelných nátěrových hmot, vhodných zejména pro povrchovou úpravu kovů, dřeva, dřevotřískových, dřevovláknitých nebe asbestocementových výrobků, omítek, betonu, papíru, plastů, skla a textilu, se sníženým obsahem zadrženého vzduchu.The invention relates to the preparation of water-borne paints, particularly suitable for the surface treatment of metals, wood, chipboard, wood-fiber or asbestos-cement products, plasters, concrete, paper, plastics, glass and textiles, with a reduced content of trapped air.

Vodou ředitelné nátěrové hmoty se vyrábějí převážně tím způsobem, že nejprve se připraví z vody, pigmentů, plniv, dispergačních prostředků, odpěňovačů, konzervačních prostředků, případně dalších aditiv, pigmentová pasta, která se podle požadované jemnosti tření disperguje na příslušném dispergačním zařízení. V homogenizační nádrži se nejprve upraví vlastnosti použitého vodou ředitelného pojivá, zpravidla polymerní disperze, koalescentními látkami, rozlivovými činidly, odpěňovači, případně dalšími aditivy a do takto upraveného pojivá se přečerpá pigmentová pasta a dokonale se v něm rozmíchá. Vodou ředitelná nátěrová hmota se zahustí na potřebnou viskozitu, filtruje se a plní do obalů. V každé fázi přípravy vodou ředitelných nátěrových hmot dochází k vmíchávání vzduchových bublin do hmoty a protože vodou ředitelné nátěrové hmoty jsou nenewtonské kapaliny, většinou s pseudoplastickým charakterem toku, nenulovou mezí tečení a jsou poměrně velmi viskozní, velmi špatně se z nich vzduch uvolňuje a způsobuje pak problémy při aplikacích. Sklon k zádrži vzduchových bublin ve vodou ředitelných nátěrových hmotách je dán i tím, že v případě použití polymerních vodných disperzí jsou ve směsi přítomny povrchově aktivní látky. Ke snížení obsahu zadrženého vzduchu se do vodou ředitelných nátěrových hmot přidávají různé odpěnovače, které však často způsobují defekty nátěrového filmu, jako např. kráterky, rybí oka apod. Často se také používá technologických přestávek, kdy se nátěrové hmoty před zahuštěním nechávají až 16 h v klidu (bez míchání) a potom se teprve zahuštují na požadovanou viskozitu. Mikrobublinky vmíchaného vzduchu se však dají odstranit jen velmi obtížně.Water-borne paints are produced mainly by first preparing a pigment paste from water, pigments, fillers, dispersants, defoamers, preservatives or other additives, which is dispersed on the respective dispersing device according to the desired degree of friction. In the homogenization tank, the properties of the water-dilutable binder used, usually polymer dispersions, coalescents, pouring agents, defoamers or other additives, are first adjusted and the pigment paste is pumped into the binder thus treated and mixed thoroughly. The water-borne paint is concentrated to the required viscosity, filtered and filled into containers. At each stage of the preparation of water-borne paints, air bubbles are mixed into the mass and because water-borne paints are non-Newtonian liquids, mostly with a pseudoplastic flow pattern, non-zero creep limit and relatively viscous, air is very poorly released and caused by application problems. The tendency to retain air bubbles in water-borne paints is also due to the fact that, in the case of the use of polymeric aqueous dispersions, surfactants are present in the mixture. To reduce the content of trapped air, various defoamers are added to water-borne paints, which, however, often cause defects in the paint film, such as craters, fisheyes, etc. (without stirring) and then concentrated to the desired viscosity. However, the microbubbles of the mixed air are very difficult to remove.

Uvedené problémy řeší předložený vynález, jehož předmětem je způsob přípravy vodou ředitelných nátěrových hmot se sníženým obsahem zadrženého vzduchu homogenizací vodou ředitelných pojiv s aditivy, zejména ze skupiny zahrnující pigmenty, plniva, koalescenty, rozlivová činidla, odpěňovače, dispergační prostředky a konzervační prostředky, prováděnou v jedné nebo ve více homogenizačních fázích. Podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň konečná fáze homogenizace se provede v atmosféře oxidu uhličitého a získaná nátěrová hmota se pak upraví přídavkem vodného roztoku amoniaku a/nebo alifatických nebo heterocyklických dusíkatých bází typu aminů s počtem dusíkových atomů 1 až 4 a uhlíkových atomů 1 až 6 na hodnotu pH 7,5 až 11.The present invention solves these problems by a process for the preparation of water-borne paints with a reduced air content by homogenizing water-dilutable binders with additives, in particular from the group consisting of pigments, fillers, coalescents, flow agents, defoamers, dispersants and preservatives. one or more homogenization phases. The invention is based on the fact that at least the final homogenization phase is carried out in a carbon dioxide atmosphere and the coating obtained is then treated by adding aqueous ammonia and / or aliphatic or heterocyclic nitrogen bases of the amine type having 1 to 4 nitrogen and 1 to 4 carbon atoms. 6 to a pH of 7.5 to 11.

Výhodou postupu podle tohoto vynálezu je možnost přípravy vodou ředitelných nátěrových hmot s velmi nízkým obsahem vzduchu zadrženého v podobě větších či menších bublinek. Při aplikaci takto připravených nátěrových hmot vznikají povrchové filmy s výrazně sníženým množstvím mikrobublin, které bývají hlavní příčinou nedostatečné povrchové ochrany podkladů, a to především podkladů kovových při použití antikorozních vodou ředitelných nátěrových hmot.The advantage of the process according to the invention is the possibility of preparing water-borne paints with a very low content of air retained in the form of larger or smaller bubbles. When applying the coatings prepared in this way, surface films with a significantly reduced amount of microbubbles are formed, which are the main cause of insufficient surface protection of substrates, especially metal substrates when using anti-corrosion water-soluble paints.

Oxid uhličitý s jednotlivými složkami vodou ředitelných nátěrových hmot nereaguje a chová se v daném systému inertně. Zhomogenizovaná nátěrová hmota připravená v atmosféře CO^ obsahuje před úpravou pH zpravidla 0,5 až 3 4 objemová zadrženého plynu, což představuje 3 až 20 1 C0£ na 1 tunu výrobku. Po jeho převedení neutralizací hydroxidem amonným na uhličitan nebo dusíkatými bázemi na příslušné soli, případně adukty je množství těchto vytvořených látek v nátěrové hmotě cca 15 až 100 g na 1 tunu výrobku. Takové množství prakticky vůbec neovlivňuje negativně vlastnosti uvedeným způsobem připravených vodou ředitelných nátěrových hmot.Carbon dioxide does not react with the individual components of water-borne paints and behaves inertly in the given system. The homogenized paint prepared in a CO 2 atmosphere usually contains 0.5 to 34 volumes of trapped gas before the pH adjustment, which represents 3 to 20 l of CO 2 per 1 ton of product. After its conversion by neutralization with ammonium hydroxide to carbonate or nitrogen bases to the corresponding salts or adducts, the amount of these formed substances in the paint is about 15 to 100 g per 1 ton of product. Such an amount practically does not adversely affect the properties of the water-soluble paints prepared in this way.

Použitelné organické dusíkaté báze jsou alifatické nebo heterocyklické sloučeniny typu aminů, které obsahují v molekule 1 až 4 atomy dusíku a 1 až 6 atomů uhlíku.Useful organic nitrogen bases are aliphatic or heterocyclic amine-type compounds which contain 1 to 4 nitrogen atoms and 1 to 6 carbon atoms in the molecule.

CS 267 612 BlCS 267 612 Bl

Vhodné jsou např. monoetHanoiamin, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-l-propanol, 2-dimethylamino-2-methylpropanol, morfolin aj.Suitable are, for example, monoethanolamine, triethanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-dimethylamino-2-methylpropanol, morpholine and the like.

Úpravu pH takto připravovaných vodou ředitelných nátěrových hmot je nejvýhodnější provést až po důkladné homogenizaci všech složek, tj. jako poslední operaci před konečnou filtrací nátěrové hmoty, protože neutralizace způsobuje většinou zhoustnutí výrobku a dlouhým mícháním se pak zbytečně zvyšuje obsah oxidu uhličitého v těchto hmotách.It is most advantageous to adjust the pH of the water-borne paints thus prepared only after thorough homogenization of all components, i.e. as the last operation before the final filtration of the paint, because neutralization usually causes the product to thicken and the carbon dioxide content in these materials increases unnecessarily.

Příklad 1Example 1

Do předdispergační nádrže se předloží voda, dispergační prostředky, odpěňovače, konzervační prostředek, pigmenty, plniva a případně další aditiva a provede se předdispergace složek do formy pigmentové pasty. Hrubě dispergovaná pigmentová pasta se pak přečerpá do slučovací nádrže a disperguje se dále na perlovém mlýnu na požadovaný stupeň jemnosti tření. V navažovací nádrži se naváží vodná polymerní disperze a přečerpá se do sjednocovací nádrže předem zaplněné oxidem uhličitým, kde se upraví vlastnosti disperze koalescentní látkou, rozlivovým činidlem a případně dalšími aditivy a do takto upraveného pojivá se přičerpá pigmentová pasta. Směs se. dokonale zhomogerizuje, přidá se zahuštovadlo a upraví se pH hydroxidem amonným na hodnotu 9. Nakonec se produkt zfiltruje a plní do obalů. Obsah plynných bublin v takto připravené nátěrové hmotě je menší než 0,5 A obj.Water, dispersants, defoamers, preservatives, pigments, fillers and optionally other additives are introduced into the pre-dispersion tank and the components are pre-dispersed in the form of a pigment paste. The coarsely dispersed pigment paste is then pumped into a combining tank and further dispersed in a bead mill to the desired degree of friction fineness. The aqueous polymer dispersion is weighed in a weighing tank and pumped into a unification tank pre-filled with carbon dioxide, where the properties of the dispersion are adjusted with a coalescent substance, a pouring agent and optionally other additives, and a pigment paste is pumped into the thus prepared binder. The mixture is. it is completely homogenized, a thickener is added and the pH is adjusted to 9 with ammonium hydroxide. Finally, the product is filtered and filled into containers. The content of gaseous bubbles in the paint thus prepared is less than 0.5 A vol.

Příklad 2Example 2

Nátěrová hmota připravená podle příkladu 1 se dále upraví přídavkem triethanolaminu na pH 11, zfiltruje se a plní do obalů zaplněných oxidem uhličitým. Obsah plynných bublin v této nátěrové hmotě je menší než 0,4 A obj.The paint prepared according to Example 1 is further adjusted to pH 11 by the addition of triethanolamine, filtered and filled into containers filled with carbon dioxide. The content of gas bubbles in this paint is less than 0.4 A vol.

Příklad 3Example 3

Navažovací, předdispergační, slučovací a homogenizační nádrž se zaplní oxidem uhličitým, včetně potrubí a čerpadel. Dále se v přípravě nátěrové hmoty postupuje podle příkladu 1 s tím rozdílem, že se nakonec upraví pH produktu na hodnotu 7,5 přídavkem triethylentetraminu. Obsah plynných bublin v takto připravené nátěrové hmotě je menší než Ό,2 A obj . ,The weighing, pre-dispersing, combining and homogenisation tank shall be filled with carbon dioxide, including pipes and pumps. Next, the preparation of the coating composition is carried out according to Example 1, with the difference that the pH of the product is finally adjusted to 7.5 by adding triethylenetetramine. The content of gaseous bubbles in the paint thus prepared is less than Ό .2 A vol. ,

Příklad 4Example 4

Do nádrže zaplněné oxidem uhličitým se předloží voda, dispergační prostředky, odpěňovač, konzervační prostředek, pigmenty, plniva a případně další aditiva a směs se disperguje rychloběžným míchadlem. Z navažovací nádrže se přečerpá vodná polymerní disperze do nádrže s připravovanou pigmentovou pastou. Směs se dokonale zhomogenizuje, zahusti a upraví se na hodnotu pH 10 přídavkem morfolinu. Nakonec se zfiltruje a plní do obalů. Obsah plynných bublin v hotové nátěrové hmotě je menší než 0,6 A obj.Water, dispersants, defoamer, preservative, pigments, fillers and optionally other additives are introduced into a tank filled with carbon dioxide and the mixture is dispersed with a high-speed stirrer. The aqueous polymer dispersion is pumped from the weighing tank to the tank with the prepared pigment paste. The mixture is completely homogenized, concentrated and adjusted to pH 10 by the addition of morpholine. Finally, it is filtered and filled into containers. The content of gaseous bubbles in the finished paint is less than 0.6 A vol.

Claims

Process for the preparation of water-borne paints with reduced air content by homogenizing water-soluble binders with additives, in particular from the group comprising pigments, fillers, coalescents, pouring agents, defoamers, dispersants and preservatives, carried out in one or more homogenization stages, characterized by in that at least the final homogenization phase is carried out in a carbon dioxide atmosphere

CS 267 612 B1 and the coating obtained is then adjusted to pH 7.5 to 11 by adding an aqueous solution of ammonia and / or aliphatic or heterocyclic nitrogen bases of the amine type with a number of nitrogen atoms of 1 to 4 and carbon atoms of 1 to 6.