NO140109B - Flytende polyestermateriale som uten innhold av dekkende pigmenter vil gi hvite eller opake belegg ved herdning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et beleggraateriale for frem-stilling av ugjennomsiktige overtrekk.

Polyester-beleggmaterialer som på kjent vis inneholder umettede polyestere som viktigste bestanddel har oppnådd en stor teknisk betydning. Den meget omfangsrike litteratur som be-skjeftiger seg med sammensetningen, anvendelsen og teknologien av polyesterlakker er blant annet sammenfattet i standardverk-ene "Polyesters and their Applications" (Bjørksten, Tovey, Harker and Henning, New York, Reinhold Publishing Corporation, 1956) , "Polyester Resins" (Lawrence, New York, Reinhold Publishing Corporation, 1960) og "Unsaturated Polyesters: Struc-ture and Properties" (Boenig, Amsterdam, Elsevier Publishing Company, 1964).

Med "flytende beleggmateriale" forstås i den følgende tekst alle flytende tilberedningsformer som kan anvendes for frem-stilling av belegg. Sparkelmasser, i hvilke innholdet av ikke-dekkende fyllstoffer er like stort eller større enn innholdet av umettet polyester, er ikke omfattet her, men er gjenstand for søkerens prioritetsyngre søknad nr. 404/7 3.

Med "belegg" skal i den følgende tekst sammenfattes alle skikt, overtrekk, beskiktinger eller lakkeringer som erholdes av de forannevnte beleggmaterialer. Herdingen av belegg av polyester-materialer kan skje på forskjellige måter. Den kan foretas uten varmetilførsel utenfra ved vanlig romtemperatur når materialene inneholder herdere og egnede akseleratorer.

Den ved peroksyd innledende herdning lar seg videre akselerere ved tilførsel av ytre varme eller ved bestrålinq med infra-røde stråler eller ved anvendelse av høyfrekvensenergi.

Som kjent har man hittil bare alltid anvendt slike polyesterbe-leggmaterialer hvis andel av umettet polyester er vesentlig høyere enn andelen av kopolymeriserbar monomer. På denne måten har man hittil av transparente materialer fått transparente belegg og av pigmenterte materialer, d.v.s. slike som er tilsatt dekkende pigmenter (f.eks. titandioksyd), ugjennomsiktige belegg med mer eller mindre høy dekkevne, avhengig av innholdet av dekkende pigmenter.

En annen type herding av belegg av polyester-materialer kan skje ved bestråling med ultrafiolett lys. I dette tilfelle bortfaller peroksydherderen og akseleratoren, og i deres sted kommer en fotokjemisk sensibilisator. Denne bevirker under innvirkning av UV-lyset en avs<p>altning av radikaler hvorved en polymerisasjon innledes. De her anvendte UV-stråler frembringes som regel av kvikksølvdamp-høytrykks- eller kvikksølvdamp-lavtrykkslamper eller superaktiniske lysstoffrør. De kjente fremgangsmåter ved UV-herding er sammenfattet i "Die Licht-hartung von Polyester-Lacken" (Eugen Richter, Moderne Holzver-arbeitung, hefte 10, 1968, sidene 604-606) og "Lackhårtung durch ultraviolettes Licht" (Dr. Wolfgang Deninger und Dr. Manfred Patheiger, Industrie-Lackier-Betrieb, 37. Jg. hefte 3, mars, 1969, sidene 85-91).

I stedet for ultrafiolett lys kan man også anvende sollys eller en annen, sterkere ioniserende stråling.

Også ved herdingen med UV-lys har man hittil anvendt bare slike polyesterlakker hvis andel av umettet polyester var høyere enn andelen av kopolymeriserbare monomerer. I motsetning til den ved peroksyder og akseleratorer innledende herding kan imidlertid UV-lys bare anvendes for transparente belegg. Hvis disse materialer pigmenteres, lar de seg ikke herde ved UV-lys.

Dette medfører naturligvis den store ulempe at man hittil bare har kunnet anvende UV-herding på det begrensede området frem-stilling av transparente belegg.

Man har imidlertid også forsøkt å herde pigmenterte belegg ved at man bestråler dem som foreslått i tysk off. skrift nr.

19 64 969 med stråling fra en kvikksølvdamp-høytrykkslampe.

Her utnyttes imidlertid bare den infrarøde del av spektret.

Nå er det overraskende nok funnet at man kan få helt tilfredsstillende belegg når man nedsetter andelen av umettet polyester vesentlig og øker andelen av kopolymeriserbare monomerer

-tilsvarende. At man på denne måten får belegg som er hvite

og ugjennomsiktige, har en høy dekkevne og dertil fullstendig tilfredsstillende teknologiske egenskaper, var overraskende og ikke til å forutse.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er altså et flytende beleggmateriale på basis av umettede polyestere og kopolymeriserbare monomerer samt vanlige herdingkatalysatorer og tilsetningsstoffer som uten å inneholde dekkende pigmenter gir hvite eller ugjennomsiktige (opake) belegg ved herding, og dette materiale er karakterisert ved . at innholdet av kopolymeriserbare monomerer, særlig styren, er større enn innholdet umettet polyester, og at beleggmaterialet ikke inneholder bestanddeler som opphever uforlikeligheten mellom de to faser som dannes ved herdingen.

De belagte materialer som således fås, er gjenstand for den avdelte søknad nr. 2083/73.

Beleggmaterialet kan herdes ved bestråling med UV-lys, sollys, ioniserende stråler, infrarøde stråler eller varmestråler.

Det ble videre funnet at den overraskende virkning med hensyn til ugjennomsiktighet av det herdede belegg oqså opptrer når materialet inneholder ikke reaktivt løsningsmiddel, som ali-fatiske og/eller aromatiske hydrokarboner (benzen, toluen, xylen), alkoholer, glykoler og estere.

Beleggmaterialet er transparent i uherdet tilstand. Det blir først hvitt og ugjennomsiktig under herdingen. Hvis et beleggmateriale er transparent farget med løselige fargestoffer, ser det ugjennomsiktige herdede belegg ikke hvitt ut, men kan ha enhver ønsket fargetone som kan oppnås ved blanding med hvitt.

Den virkning at ugjennomsiktige belegg som ser hvite ut, oppstår av transparente belegg bare ved herdning, skyldes at det oppstår to uforlikelige faser, hvorav den ene stammer fra over-skuddet av kopolymeriserbar monomer. Også britisk patentskrift 1201.087 viser at man får hvite gjenstander ved herding av polyestermaterialer som inneholder uforlikelige komponenter,

se især eksempel 1, punkt d).

Ugjennomsiktigheten av belegget er ikke bundet til bestemte typer av umettede polyestere. Det ble funnet at alle i praksis anvendte typer er anvendelige. Det foreligger angivelser i den innledningsvis siterte litteratur om sammensetningen og fremstillingen av umettede polyestere. Som kjent forstår man med umettede polyestere sådanne som erholdes ved forestring av dikarboksylsyrer som maleinsyre, maleinsyreanhydrid, fumarsyre itakonsyre, adipinsyre, ravsyre, ftalsyre eller ftalsyrean-hydrid med polyalkoholer som etylenglykol, dietylenglykol, heksandiol, glycerol, trimetylolpropan og pentaerytritol.

Også de kopolymeriserbare monomere ifølge den foran nevnte litteratur er brukbare. Det dreier seg her om de vanlige anvendte monomere som man kan anvende enkeltvis eller i blanding. Nevnte eksempler er styren, vinyltoluen, metylmetakrylat, etyl-metakrylat.

De beste resultater av utseende og i struktur hos de hvite belegg oppnås når man bestråler med UV-lys. Det foretrukne for-hold mellom monomere og umettet polyester varierer etter type monomer og polyester, men ligger fortrinnsvis mellom 10 og 4 5 vekt-% umettet polyester i den ikke pigmenterte blanding av umettet polyester, monomerer og eventuelt andre løsningsmidler. Man kan også herde overtrekkene med infrarøde stråler eller ved tilførsel av varme utenfra eller ved høyfrekvensenergi. Ved valg av egnede peroksyder og akseleratorer kan den samme virkning også oppnås uten varmetilførsel utenfra. Det finnes også forskjeller i overflaten og i belegget som er avhengig av valget av herdemiddel.

Overflaten av de herdede belegg kan varieres. Ved hjelp av egnede tilsetninger som f.eks. parafin og voks kan man oppnå effektlakk. Overflaten kan videre bringes til høyglans ved slipning og polering. De mange forskjellige overflateformer av de hvite belegg får man ved riktig valg av organiske, ikke reaktive løsningsmidler.

Beleggets egenskaper med hensyn til f.eks. hardhet, skrapefast-het, holdfasthet kan varieres ved tilsetningen av egnede fyllstoffer og additiver. Således er egnede fyllstoffer f.eks. kalsiumkarbonat, glimmer, kiselsyre, aerogel, bariumsulfat, finpulverisert kiselsyre, talkum og kiselsyre-aerogel. Disse fyllstoffer kalles også "ikke dekkende pigmenter".

Som additiver kan de vanlige antiskummidler,sammenflytningsmid-ler (silikonolje) og fortykningsmidler anvendes.

Beleggmaterialet kan dertil også inneholde små mengder av andre kunstharpikser som er forlikelige med beleggmaterialet, som f.eks. nitrocellulose, alkydharpikser, kentonharpikser, line-ære mettede polyestere, epoksydharpikser, polyuretanharpikser, ureaharpikser, melamin- og andre triazinharpikser, akrylat og/eller metakrylatharpikser, acetobutyrater, polyvinylforbindel-ser. Man må imidlertid unngå å tilblande bestanddeler som opphever uforlikeligheten mellom de to faser som dannes ved herdingen .

Et eksempel på en tilsetning som virker som forlikeliggjører mellom fasene av polyester og polystyren finnes i det tyske off. skrift nr. 2.112.710, se især siste avsnitt i eksempel 6.

De erholdte belegg er sem regel hvite (i fravær av løselige fargestoffer) og har en utmerket dekkevne som kan sammenliknes med slike film-er og overtrekk som erholdes av høypigmenterte materialer.

I det enkleste tilfelle består beleggmaterialet av en løsning av umettede polyestere i de kopolymeriserbare monomere. Denne blandingen blandes, avhengig av den anvendte herding, enten ved peroksyd og en koboltforbindelse eller med peroksyd og et tertiært amin eller med en fotosensibilisator. Ytterligere aktivatorer kan likeledes være til stede.

Skal det herdes ved vanlig romtemperatur uten varmetilførsel utenfra, blandes polyester-overtrekksmidlene på kjent måte med peroksydherdere og egnede akseleratorer som koboltoktat eller et tertiært amin.

Slike beleggmasser anvendes også når herdingen skal skje ved høyere temperatur eller ved innvirkning av infrarød stråling eller høyfrekvensenergi.

Polyester-beleggmasser som skal nerdne under innvirkning av ultrafiolett lys eller sollys, inneholder fotosensibilisatorer som herdingskatalysatorer. Egnede fotosensibilisatorer er for-uten benzoin også derivater som f.eks. benzoin-metyleter, benzoin-etyleter, benzoin-isopropyleter, benzoin-acetat, a-benzyl-benzoin, a-metylbenzoin. Andre egnede fotosensibilisatorer til-hører gruppen disulfider. Videre kan nevnes benzil, acetofenon, antrakininderivater, benzofenon, fenantrenkinon, diacetyl, tetrametyltiuramdisulfid, naftalinsulfoklorid, bromtriklormetan, bromoform, mangankarbonyl, heksaarylimidazol, Helt generelt er alle stoffer som normalt kan anvendes som fotosensibilisatorer, brukelige for herdingen.

Den nødvendige tid for fullstendig herding av belegget avhenger av polymerisasjonsaktiviteten til harpiksen, monomeren, sammensetningen og mengden av fotosensibilisator og lysenergiens kvalitet og mengde samt av type og påført mengde overtrekks-materiale. Som lyskilder som emitterer UV-stråling anvendes som regel kvikksølvdamp-høytrykkslamper, kvikksølv-lavtrykks-lamper eller superaktiniske lysstoffrør.

Beleggmaterialene kan påføres ved de vanlige påføringsmetoder som helling, sprøyting eller valsing på tre, treprodukter, plast, glass, papp, papir og metall. Materialene som skål belegges, kan eventuelt være forbehandlet og allerede ha et lakk-eller sparkelskikt.

Påføringsmetoden kan variere. Således er det på den ene side mulig å blande katalysatorene eller fotosensibilisatorene dir-ekte til overtrekksmidlet, men på den annen side er det også mulig å påføre peroksydet i form av en herdingsgrunning først på materialet som skal belegges. (Såkalt "Aktivgrundverfahren"). Deretter påføres så det peroksydfrie, men akseleratorholdige polyestermateriale. Det er også mulig å påføre komponenten som inneholder herderen "vått mot vått" på komponentene som inneholder akseleratoren.

Beleggets skikttykkelse kan varieres innen et stort område. Selvsagt er også dekkevnen til de ugjennomsiktige belegg mindre når skikttykkelsen er liten. Dekkende skikt med 10 lim tørr-filmtykkelse kan imidlertid også oppnås. De foretrukne skikt-tykkelser ligger mellom 50 og 700 |im.

De etterfølgende eksempler tjener til å belyse oppfinnelsen. De nevnte deler er vektdeler, prosenter er vekts-%. Kravets "innholdet" er også å forstå på vektbasis.

EKSEMPEL 1

A. På vanlig måte fremstilles en umettet polyesterharpiks

av:

26 deler 1,2-propylenglykol,

16 deler maleinsyreanhydrid,

20 deler.ftalsyreanhydrid.

Satsen tilføres 0,003 deler hydrokinon som stabilisator og harpiksen fortynnes ved temperaturer mellom 90 og 95°C med styren til et innhold på 70% faste stoffer.

B. Det fremstilles et overtrekksmiddel av følgende bestanddeler:

4 0 deler av polyesteroppløsning ifølge 1 A,

60 deler styren

1 del benzion-isopropyleter.

Av dette beleggmateriale helles 6 54 g pr. m 2 på en spon-

plate med forhøyet kant ved hjelp av en hellemaskin (støpemaskin). Deretter forgelatineres belegget 3 minutter ved hjelp av

en kvikksølvdamp-lavtrykkslam<p>e og herdes deretter 1 minutt med en kvikksølvdamp-høytrykkslampe.

Det dannes et hvitt belegg som er ugjennomsiktig og kan

slipes og deretter har utseende av et pigmentert lakkbe-

legg.

EKSEMPEL 2

Det fremstilles et beleggmateriale av følgende bestand-

deler :

4 0 deler av polyesterløsningen ifølge 1 A,

60 deler styren,

1,5 del kiselsyre-aerogel,

1,5 del benzion-metyleter.

Av dette beleggmaterialet helles 534 g pr. m 2 ved hjelp

av en hellemaskin på en sponplate. Deretter herdes som beskrevet i eksempel 1. Det dannes likeledes et hvitt ugjennomsiktig belegg.

EKSEMPEL 3

Det fremstilles et beleggmateriale av følgende bestanddeler: 3 6 deler av polyesterløsningen ifølge 1 A,

50 deler styren,

10 deler vinyltoluen,

5 deler av en 5%'ig parafinløsning i styren (parafins smeltepunkt = 60°C)

1 del benzoin-isopropyleter.

Av dette beleggmaterialet helles 1 000 g pr. m 2 på en presstoffplate med forhøyet kant ved hjelp av en hellemaskin. Herdingen skjer igjen på den måte som er angitt i eksempel 1. Det dannes et hvitt belegg som er ugjennomsiktig og har

en matt, ru overflate.

EKSEMPEL 4

Det fremstilles et beleggmateriale av bestanddelene:

4 2,5 deler av polyesterløsningen ifølge 1 A,

10 deler toluen,

"■ 52 deler styren,

5 deler av en 5%'ig parafinløsning i styren (parafinens smeltepunkt = 60°C),

1 del metylol- benzoinmetyleter,

1,5 del kisensyre-aerogel.

2

Ved hjelp av en hellemaskin helles 775 g m av dette materialet på en sponplate. Det herdes som beskrevet i eksempel 1. Dette resulterer i et hvitt ugjennomsiktig belegg.

EKSEMPEL 5

Det fremstilles et beleggmateriale av bestanddelene:

40 deler av <p>olyesterløsningen ifølge 1 A,

50 deler styren,

10 deler metakrylsyre-butylester,

2 deler kiselsyre-aerogel,

4,5 deler av en 5%'ig parafinløsning i styren (smeltepunkt = 60°C),

1 del benzion-isopropyleter.

Av dette materialet helles 1 800 g pr. m 2på en sponplate. Herdingen skjer som i eksempel 1. Det resulterer i et hvitt belegg som er ugjennomsiktig.

EKSEMPEL 6

Det fremstilles et beleggmateriale av følgende bestanddeler: 40 deler av polyesterløsningen ifølge eksempel 1 A,

60 deler styren,

1 del findelt kiselsyre,

25 deler kalsiumkarbonat, feilet,

1 del metylol-benzoinmetyleter.

2

650 g pr. m av dette materialet helles ved hjelp av en hellemaskin på en sponplate. Herdingen skjer igjen som beskrevet i eksempel 1. Det resulterer i et hvitt ugjennomsiktig belegg.

EKSEMPEL 7

Det fremstilles et beleggmateriale av følgende bestanddeler: 50 deler av polyesterløsningen ifølge 1 A,

50 deler vinyltoluen,

2 deler :<av en 25%'ig nitrocelluloseløsning i i etylacetat, 3 deler av en 5%'ig parafinløsning i styren (parafinens smeltepunkt = 60°),

3 deler naftalin-2-sulfoklorid.

2

800 g pr. m av dette materialet helles på en hårdfiberplate. Deretter forgelatineres belegget 2 1/2 minutt ved hjelp av en kvikksølvdamp-lavtrykkslampe og herdes så 1 minutt med en kvikksølvdamp-høytrykkslampe.

Det resulterer i et hvitt/ ugjennomsiktig belegg.

EKSEMPEL 8

Beleggmaterialet ifølge eksempel 7 blandes med 0,05

deler sapongult. Etter herding oppstår et gult belegg som likeledes er ugjennomsiktig.

EKSEMPEL 9

Det fremstilles et beleggmateriale av følgende bestanddeler: 57 deler av polyesterløsningen ifølge 1 A,

42 deler styren,

5 deler av en 5%'ig parafinløsning i styren (parafinens smeltepunkt = 60°C), 1 del av en koboltnaftenatløsning i toluen med 4% koboltmetall-innhold,

2 deler cykloheksanonperoksyd.

1 500 g pr. m 2 av dette materialet helles på en sponplate med høy kant ved hjelp av en hellemaskin. På denne måten ble flere prøver fremstilt som ble herdet etter forskjellige metoder : a) Etter å ha stått natten over er belegget gjennomherdnet og ugjennomsiktig hvitt. b) Tørkingen skjer ved hjelp av en dysetørker som blåser varm luft med ca. 140°C på overflaten. Tørkingen skjer etter at belegget er gelert. Overflaten behandles ca. 1 1/2 - 2 minutter med dysetørkeren. Deretter er belegget gjennomherdnet og ugjennomsiktig hvitt. c) Belegget bestråles med infrarød stråling som stammer fra en mørk infrarød lampe i en avstand på ca. 25 cm fra platen.

Etter ca. 1 1/2 'minutt er belegget gjennomherdnet og ugjennomsiktig hvitt. d) Belegget herdes i induktiv-høyfrekvensfelt i 100 sekunder. Det resulterer igjen i et ugjennomsiktig hvitt belegg.

t

Claims (1)

1. c

   Flytende beleggmateriale på basis av umettede polyestere og kopolymeriserbare monomerer samt vanlige herdingskatalysatorer og tilsetningsstoffer, som uten å inneholde dekkende pigmenter gir hvite eller ugjennomsiktige (opake) belegg ved herdning,

   karakterisert ved

   at innholdet av kopolymeriserbare monomerer, særlig styren, er større enn innholdet av umettet polyester, og at beleggmaterialet ikke inneholder bestanddeler som opphever uforlikeligheten mellom de to faser som dannes ved herdningen.