PL219466B1 - Sposób wytwarzania wodnej dyspersji barwnego modyfikowanego plastizolu PVC stosowanego do nakładania powłok ochronnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wodnej dyspersji modyfikowanego plastizolu poli(chlorku winylu) (PVC) stosowanej do nanoszenia autoadhezyjnych powłok ochronnych na powierzchnie przedmiotów metalowych zwłaszcza ze stali, żelowanego w podwyższonej temperaturze.

Podstawowym warunkiem jaki muszą spełniać powłoki z plastizoli PVC jest ich przyczepność do metalowego podłoża.

Poli(chlorek winylu) typu emulsyjnego tworzy z plastyfikatorami dyspersje o konsystencji past tzw. plastizole. Przez żelowanie plastizoli w podwyższonej temperaturze otrzymuje się homogeniczne jednorodne błony. Plastizole PVC stosowane do powlekania charakteryzują się odpowiednimi właściwościami reologicznymi oraz stabilnością agregacyjną i sedymentacyjną. Istotny wpływ na właściwości plastizolu ma rodzaj polimeru i plastyfikatorów, a zwłaszcza budowa, kształt oraz wielkość ziarna polimeru. Zjawisko sedymentacji w plastizolach jest przyczyną powstawania niejednorodności fazowych i tworzenia osadu polimeru. Możliwość modyfikacji właściwości plastizoli PVC przez dobór odpowiedniego plastyfikatora pierwszorzędowego i drugorzędowego rozszerza zakres stosowania past i wpływa na właściwości układu dyspersyjnego. W jeszcze większym stopniu na właściwości plastizoli PVC będzie wpływał dodatek pigmentów i napełniaczy, stabilizatorów termicznych oraz modyfikatorów w postaci polimerów lub żywic syntetycznych, które między innymi zwiększają adhezję powłoki do metalowego podłoża, a także innych dodatków jak np. porofory, ciecze organiczne, których obecność w plastizolu i jego wodnej dyspersji będzie w sposób zasadniczy zmieniał stan układu.

Obecnie stosuje się dwa sposoby nakładania powłok z PVC. System dwupowłokowy polega na nałożeniu na oczyszczoną powierzchnię metalu tzw. międzywarstwy, a dopiero na nią właściwej powłoki z plastizolu PVC, oraz system jednopowłokowy stosujący plastizol z dodatkiem modyfikatorów adhezji nadających przyczepność powłoce do metalu. Kompozycja plastizolowa po naniesieniu na oczyszczoną powierzchnię metalu w podwyższonej temperaturze ulega utwardzaniu i żelowaniu z wytworzeniem elastycznej powłoki ochronnej odpornej na działanie agresywnego środowiska chemicznego, działania mechaniczne i czynniki atmosferyczne. Plastizole są stosowane między innymi jako powłoki ochronne i masy uszczelniające np. szwów w zbiornikach magazynowych różnych cieczy. Służą do sklejania spoin, do impregnowania i powlekania materiałów tekstylnych np. dywanów, rękawic ochronnych, izolacji przewodów itp.

Znanych jest szereg sposobów wytwarzania modyfikowanych plastizoli z emulsyjnego poli(chlorku winylu), np. z polskiego opisu patentowego nr 74630 znany jest plastizol stosowany do klejenia metali, składający się z poli(chlorku winylu), plastyfikatorów i modyfikatorów takich jak żywica aminowo-formaldehydowa kondensowana z furfurylem lub estryfikowana związkami epoksydowymi z dodatkiem utwardzaczy oraz stabilizatorów. Tak wytworzona kompozycja mimo dobrej przyczepności do metali ma tę wadę, że tworzy masę o niskiej elastyczności i małej stabilności. Lepsze właściwości wykazują plastizole modyfikowane polimerami akrylowymi, które są opisane w polskim opisie patentowym nr 106055.

W niemieckich opisach patentowych nr 2712688 i 2831848, ujawniono masy plastizolowe z poli(chlorku winylu) z dodatkiem związków silikonowych jako dodatków zwiększających adhezję powłoki lub złącza klejowego do podłoża.

W polskim opisie patentowym nr 134568 podano sposób wytwarzania klejów plastizolowych składających się z poli(chlorku winylu), plastyfikatora ftalowego, napełniacza kredowego i silanów, jak np. γ-amino-propylotrójetoksysilanu, stabilizatora cynoorganicznego oraz aktywnego napełniacza jak tlenek wapnia, magnezu, glinu lub cynku, sadza lub krzemionka koloidalna.

W polskim opisie patentowym nr 137965 podana jest kompozycja plastizolu polichlorowinylowego składająca się z mieszaniny plastyfikatora pierwszorzędowego lub drugorzędowego z rozcieńczalnikiem którym jest frakcja ropy naftowej w ilości od 15 do 25% wag. otrzymanej w zakresie temperatur od 310 do 380°C.

W polskim opisie patentowym nr 139023 opisano sposób otrzymywania trudnopalnych plastizoli poli(chlorku winylu), w którym stosowane są związki fosforoorganiczne w postaci estrów kwasu fosforowego, trójtlenek antymonu, chlorowane związki organiczne oraz mniej efektywne jak boran cynku, fosforan dimagnezowy i fosforan cynku. Oprócz plastyfikatora fosforanowego wprowadza się polimer fosforowo-azotowy w postaci proszku, będący produktem reakcji kwasu fosforowego z mocznikiem lub melaminą oraz formaldehydem.

PL 219 466 B1

W polskim opisie patentowym nr 174843 opisano sposób wytwarzania plastizoli poli(chlorku winylu) stosowanych do produkcji trudnopalnych taśmociągów górniczych. Do poli(chlorku winylu) dodaje się plastyfikatory, stabilizatory, środki adhezyjne i następnie poddaje żelowaniu przez prasowanie w podwyższonej temperaturze. Plastyfikatorami są fenylo-alkilofenylo-chloroalkilofosforany.

Z polskiego opisu patentowego nr 87169, znany jest sposób impregnacji tkanin poliamidowych za pomocą plastizolu poli(chlorku winylu) o właściwościach trudnopalnych.

Jest to kompozycja otrzymana przez dodatek do plastizolu od 2,0 do 10,0% wagowych polimerów politiokarbamidowych oraz znanych trudnopalnych plastyfikatorów fosforanowych.

Z polskiego opisu patentowego nr 108003, znany jest sposób wytwarzania antystatycznych i samogasnących powłok z plastizolu poli(chlorku winylu) będącego kompozycją środka zwiększającego adhezję i antystatycznego w postaci mieszaniny amin i eterów glicydowych oraz ich metylosiarczanów.

Ponadto z polskiego opisu patentowego nr 109597, znany jest sposób impregnacji tkanin z włókien poliamidowo-wiskozowych polegający na przesyceniu wodną dyspersją uplastycznionego poli(chlorku winylu) i/lub jego kopolimerów z chlorkiem winylidenu z dodatkiem akrylanu n-butylowego w ilości od 20,0 do 60,0% wagowych.

Z polskiego opisu patentowego nr 170550, znany jest plastizol składający się z kopolimerów styrenowych zbudowanych z styrenu i/lub α-metylostyrenu i/lub p-metylostyrenu oraz kwasu metakrylowego i/lub akrylowego i/lub itakonowego, plastyfikatorów i nieorganicznych napełniaczy. Mogą one również zawierać komonomery takie jak akrylany lub metakrylany amidu, glicydylu oraz składniki tworzące kauczuki z butadienem, izoprenem i piperylenem.

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr 285836, znany jest plastizol poli(chlorku winylu) przeznaczony na powłoki ochronne odporne na działanie środowisk chemicznych oraz uszkodzenia mechaniczne i podwyższonej temperatury. Zawiera on oprócz poli(chlorku winylu) plastyfikatory jak ftalany i/lub adypiniany dioktylu oraz rozcieńczalniki węglowodorowe i stabilizatory np. cynoorganiczne. Może zawierać mieszaninę poli(chlorku winylu) z kopolimerami winylowymi, napełniaczami, pigmentami oraz innymi dodatkami. Omawiany plastizol zawiera ponadto farbę epoksydową w postaci proszku o maksymalnej granulacji do 50,0 μm i w ilości do 30,0% wag.

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr 327992, znany jest sposób ponownego wykorzystania materiału polimerowego z plastizolu winylowego. W pierwszym etapie następuje mechaniczne rozdrabnianie zżelowanego plastizolu winylowego w młynach. W etapie drugim rozdrobniony materiał jest zadawany ciekłą kompozycją chemicznych rozpuszczalników z grupy cykloheksanonu z dodatkiem plastyfikatorów. W etapie końcowym usuwa się rozpuszczalniki metodą destylacji pod próżnią i otrzymany plastizol przesącza w celu usunięcia niepożądanych zanieczyszczeń mechanicznych.

Z polskiego opisu patentowego nr 134689, znany jest sposób impregnacji tkanin syntetycznych i naturalnych polegający na zanurzeniu do kąpieli zawierającej mieszaninę wodorozcieńczalnej żywicy aminowo-formaldehydowej stanowiącej produkt reakcji kwasu ortofosforowego, sześciometylenoczteroaminy i związku aminowego oraz wodnej dyspersji polimeru winylowego, korzystnie poli(chlorku winylu) i/lub jego kopolimerów o stężeniu od 20,0 do 60,0% wagowych a następnie wysuszeniu w temperaturze od 120° do 180°C. Kąpiel impregnacyjna zawiera dodatek stabilizujący i regulujący lepkość w postaci związku aminowego oraz żywicy melaminowej. Tkaniny zaimpregnowane wykazują dobrą elastyczność i charakteryzują się bardzo wysokim stopniem trudnopalności.

Z literatury naukowej i technicznej znane są plastizole poliuretanowe lub z polimerów akrylowych. Dwuskładnikowe systemy poliuretanowe wymagają skomplikowanych urządzeń przetwórczych i aplikacyjnych. Wadą jednoskładnikowych systemów poliuretanowych jest niska stabilność i trwałość. Wyeliminowanie tej niedogodności jest nieopłacalne ekonomicznie.

Z niemieckich opisów patentowych nr 24542325 i 2529732 znane są plastizole z polimerów akrylowych o znacznie lepszych właściwościach technicznych niż plastizole z poli(chlorku winylu). Jednakże stosowane polimery akrylowe są droższe od PVC.

Znane z europejskiego opisu patentowego nr 265371 plastizole składają się z karboksylowanych polimerów i zasadowych plastyfikatorów. Są to głównie kopolimery chlorku winylu, chlorku winylidenu, akrylanów, metakrylanów, maleinianów, styrenu, metylostyrenu, estrów winylu, winyloeterów, akrylonitrylu, alkenów i dienów z kwasami takimi jak kwas akrylowy, metakrylowy, itakonowy, krotonowy, maleinowy lub fumarowy. Przetwarza się je z zasadowymi związkami poliwartościowych metali. Otrzymane wyroby wykazują niezadawalające właściwości mechaniczne.

Z polskiego opisu patentowego nr 170550, znany jest plastizol na bazie kopolimerów styrenowych, plastyfikatorów i nieorganicznych napełniaczy. Kopolimery styrenowe zawierają styren i/lub

PL 219 466 B1 α-metylostyren i/lub p-metylostyren, od 3,0 do 20,0% wagowych w stosunku do kopolimeru kwasu metakrylowego i/lub akrylowego i/lub itakonowego. W celu polepszenia właściwości odpornościowych na działania mechaniczne dodaje się środki sieciujące lub tworzące kauczuk. Są stosowane jako materiały klejące, antykorozyjne, wygłaszające, izolacyjne i uszczelniające.

Z przedstawionego przeglądu patentowego wynika, że w żadnym z opisów nie podaje się konkretnych szczegółów sposobu przygotowania plastizolu poli(chlorku winylu),z którego można otrzymać stabilną wodną dyspersję powłokową. Zwłaszcza dotyczy to rodzaju i kolejności dozowania składników, a także aparatury i urządzeń stosowanych do jego wytworzenia.

Sposób wytwarzania wodnej dyspersji barwnego modyfikowanego plastizolu PVC stosowanego do nakładania powłok ochronnych, żelowanego w podwyższonej temperaturze według wynalazku polega na tym, że 70 do 150 części wagowych PVC E-68 Pmbs, miesza się z 50-170 częściami wagowymi ftalanu dibutylowego (DBP), 20-60 częściami wagowymi nasyconego oligomeru poliestrowego będącego produktem reakcji polikondensacji kwasu adypinowego z glikolem 1,2-propylenowym o masie cząsteczkowej od 1200 do 1400 i z 2-6 częściami wagowymi stabilizatora termicznego będącego mieszaniną produktu kondensacji tlenku dibutylocyny z estrem oktylowym kwasu tioglikolowego i epoksydowanego oleju sojowego, następnie do kompozycji plastizolu wprowadza się 45-135 części wagowych ciekłej żywicy epoksydowej o średniej masie cząsteczkowej 500-600, lepkości ₃ w temperaturze 25°C 40-120 mPas, gęstości 1,19 g/cm³ równoważniku epoksydowym 244-277, liczbie epoksydowej 0,36-0,41 val/100g, łącznej zawartości chloru maksymalnie 0,6% wagowych, 30-90 części wagowych ciekłej nowolakowej żywicy fenolowoformaldehydowej o gęstości w 20°C od 1,01 do ₃

1,05 g/cm i lepkości w temperaturze 20°C od 150 do 200 mPas, 5-30 części wagowych kopolimeru zbudowanego z 10 moli tlenku etylenu i 8 moli tlenku propylenu i 2-30 części wagowych poli(alkoholu winylowego), po czym otrzymaną kompozycję miesza się do ujednorodnienia, następnie modyfikowany plastizol przeciera się na trójwalcarce i odpowietrza, w spoczynku pod próżnią. Przy czym kompozycja stabilizująca wchodząca w skład wodnej dyspersji modyfikowanego plastizolu PVC składa się z mieszaniny środków powierzchniowo-czynnych i zagęszczacza o składzie w częściach wagowych: 0-10,0 oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, 0-30 oksyetylenowanego nienasyconego lub nasyconego alkoholu tłuszczowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, 0-20 oksyetylowanego nonylofenolu zawierającego od 8 do 22 moli tlenku etylenu i od 0 do 14 moli tlenku propylenu, 0-15 oksyetylowanej aminy tłuszczowej zawierającej od 8 do 22 moli tlenku etylenu, 5-15 adduktu soli sodowej monoestru kwasu sulfobursztynowego i oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego od 5 do 20 moli tlenku etylenu, 0-30 kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu składającego się z 5 do 10 moli tlenku etylenu i od 5 do 10 moli tlenku propylenu, 0-40 poli(alkoholu winylowego), 0-10 p-ksylenu z zagęszczaczami, którymi jest kompozycja od 20 do 70 części wagowych 17,5% wodnego roztworu asocjacyjnego niejonowego zagęszczacza poliuretanowego będącego produktem reakcji diizocyjanianu aromatycznego z nadmiarem alkoholu wielowodorotlenowego oraz od 5 do 15 części wagowych soli sodowej karboksymetylocelulozy.

Do homogenizacji w mieszaninie plastyfikatorów pierwszorzędowego z drugorzędowym proszkowego poli(chlorku winylu) typu emulsyjnego ze stabilizatorem termicznym, modyfikatorami i/lub pigmentami i napełniaczami oraz środkami pomocniczymi, stosuje się poli(chlorek winylu) typu PVC E-68 Pmbs o liczbie K=69,5.

Korzystne jest użycie jako plastyfikatora pierwszorzędowego ftalanu di-n-butylowego (DBP), plastyfikatorem drugorzędowym jest nasycony oligomer poliestrowy będący produktem reakcji polikondensacji kwasu adypinowego z glikolem 1,2-propylenowym o masie cząsteczkowej od 1200 do 1400, stabilizatorem termicznym jest mieszanina produktu kondensacji tlenku dibutylocyny z estrem oktylowym kwasu tioglikolowego i epoksydowanego oleju sojowego lub innego oleju roślinnego. Modyfikatorem jest ciekła żywica epoksydowa o średniej masie cząsteczkowej 500-600, lepkości w temp.

₃

25°C 40-120 mPas, gęstości 1,19 g/cm³, równoważniku epoksydowym 244-277, liczbie epoksydowej

0,36-0,41 val/100g, łącznej zawartości chloru maksymalnie 0,6% wag. oraz żywica fenolowo- formal₃ dehydowa typu nowolakowego o gęstości w 20°C od 1,01 do 1,05 g/cm³ i lepkości w temp. 20°C od 150 do 200 mPas. Do barwienia plastizoli stosuje się znane pigmenty plastizolowe w ilości od 0,5 do 2,0%wag.,a także napełniacze.

Pigmentami używanymi do barwienia plastizoli PVC są to takie związki jak np. biel tytanowa o budowie rutylowej, żółcienie, oranże i czerwienie kadmowe o budowie heksagonalnej z domieszką regularnej, pigmenty tlenkowe; niebieski, czarny, zielony, oliwkowy i brązowy o budowie spinelowej lub heksagonalnej. Można stosować także: litopon, ultramarynę, ftalocyjaninę miedzi, sadzę, grafit,

PL 219 466 B1 czernie żelazowe, puder aluminiowy, pył cynkowy, pigmenty żółte i oranżowe ołowiowe, żelazowe i strontowe, brązy manganowe. Napełniacze można stosować w większych ilościach niż pigmenty. Należą do nich baryt, kreda, dolomit, talk, kaolin, bentonit, glinokrzemiany, krzemionka koloidalna itp. Pigmenty i napełniacze wprowadza się w pierwszym etapie przygotowania plastizolu. W celu zmniejszenia lepkości plastizolu i przystosowania do nanoszenia różnymi technikami można jego rozcieńczyć p-ksylenem. Rozcieńczalnik należy wprowadzić w końcowym etapie przygotowania plastizolu. Otrzymany według wynalazku modyfikowany plastizol PVC zawiera żywicę epoksydową i nowolakową z wolnymi grupami glicydylowymi i hydroksylowymi, zdolnymi do wzajemnej reakcji chemicznej w procesie jednoczesnego utwardzania i żelowania powłoki w temperaturze od 135 do 165°C i czasie do 45 minut. O takim składzie jakościowym plastizol PVC zapewnia wystarczającą szybkość żelowania i tworzenie równomiernych, gładkich z wysokim połyskiem powłok spełniających normy odnośnie zawartości w powłoce śladowych pozostałości organicznych rozpuszczalników. Wykorzystanie żywicy epoksydowej i fenolowoformaldehydowej typu nowolakowego w kompozycji powłokowej modyfikowanego plastizolu PVC polega na tym, że są one zdolne do tworzenia powłok autoadhezyjnych o strukturze usieciowanej. W ten sposób otrzymany plastizol można nanosić na oczyszczone powierzchnie przedmiotów metalowych sposobem zanurzeniowym, rozpylenia hydrodynamicznego lub na walcach. Jednak powszechnie uznaną techniką aplikacyjną, którą stosuje się do nakładania większości materiałów malarskich jest rozpylenie pneumatyczne. Ten sposób malowania wymaga materiałów o bardzo niskich lepkościach. Ze względów ekologicznych korzystne i uzasadnione jest użycie do zmniejszenia lepkości plastizolu jako rozcieńczalnika wody.

Sposób wytwarzania wodorozcieńczalnego modyfikowanego plastizolu polega na dyspergowaniu w wodzie za pomocą szybkoobrotowego mieszadła mechanicznego (disolvera) lub młyna perełkowego plastizolu z kompozycją stabilizatorów i środków pomocniczych. Jako stabilizatory wodnego układu dyspersyjnego jest korzystnie stosować mieszaninę składającą się z środków powierzchniowo czynnych i zagęszczacza: oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, oksyetylenowanego nasyconego lub nienasyconego alkoholu tłuszczowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, oksyetylenowanej aminy tłuszczowej zawierającej od 10 do 22 moli tlenku etylenu, oksyetylowanego nonylofenolu zawierającego od 8 do 22 moli tlenku etylenu i od 0 do 14 moli tlenku propylenu, adduktu soli sodowej monoestru kwasu sulfobursztynowego do oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego od 5 do 20 moli tlenku etylenu, kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu składającego się z 20 do 30 moli tlenku etylenu i od 7 do 10 moli tlenku propylenu z wodorozcieńczalnym oligomerem poliuretanowym, solą sodową karboksymetylocelulozy i poli(alkoholem winylowym).

Otrzymany sposobem według wynalazku wodorozcieńczalny modyfikowany plastizol PVC zawiera żywicę epoksydową i nowolakową fenolową które są zdolne do reakcji chemicznej ze sobą w procesie utwardzania i żelowania powłoki w podwyższonej temperaturze od 120 do 170°C. Rodzaj układu modyfikującego plastizol określa czas technologicznego stosowania dyspersji oraz warunki otrzymywania powłoki, a także jej właściwości fizykomechaniczne. Stężenie plastizolu PVC w wodnej dyspersji zapewnia uzyskanie najlepszych właściwości aplikacyjnych jak rozlewność i szybkość jej wysychania w podwyższonej temperaturze, tworzenie równomiernych oraz gładkich z wysokim połyskiem powłok spełniających normy odnośnie zawartości w niej śladowych pozostałości organicznych rozpuszczalników.

Sposób według wynalazku przedstawiono bliżej w poniższych przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1.

Otrzymywanie modyfikowanego plastizolu PVC

Modyfikowany plastizol PVC otrzymuje się w wyniku zmieszania wszystkich składników kompozycji w kilku etapach. W etapie pierwszym miesza się 100 części wagowych PVC E-68 Pmbs z 120 częściami wagowymi ftalanu dibutylowego (DBP), 42,0 częściami wagowymi nasyconego oligomeru poliestrowego (Santicizer S-429) będącego produktem reakcji polikondensacji kwasu adypinowego z glikolem 1,2-propylenowym z 3,5 częściami wagowymi stabilizatora termicznego (Ergoterm BGTO) będącego mieszaniną produktu kondensacji tlenku dibutylocyny z estrem oktylowym kwasu tioglikolowego i epoksydowanego oleju sojowego za pomocą mieszadła tarczowego (ok. 700 obr/min) w mieszalniku (disolverze) w ciągu 2,5 godziny. W etapie drugim do kompozycji plastizolu wprowadza się 85 części wagowych ciekłej żywicy epoksydowej (Epidian E-3) o masie cząsteczkowej od 500 do 600 i 60 części wagowych ciekłej nowolakowej żywicy fenolowoformaldehydowej (Nowolak G) o lepkości w temp. 20°C od 150 do 200 mPas, 20 części wagowych kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu

PL 219 466 B1 składającego się 10 moli tlenku etylenu i 8 moli tlenku propylenu oraz 25 części wagowych poli(alkoholu winylowego). Otrzymaną kompozycję plastizolu miesza się przez okres 2,5 godziny, aż do całkowitego ujednorodnienia kompozycji. W etapie trzecim modyfikowany plastizol przeciera się na trójwalcarce laboratoryjnej typu HWP 110f3 stosując chłodzenie walców wodą bieżącą o temp. 18°C i minimalny docisk walców. Operację przecierania wykonuje się pięciokrotnie. W etapie czwartym modyfikowany plastizol PVC po przetarciu poddaje się odpowietrzaniu w spoczynku pod próżnią w suszarce komorowej (ciśnienie 6,5 hPa, temp 22,0°C) w ciągu 4 dni. Do dalszych operacji przetwórczych można użyć plastizol po 48 h od chwili zakończenia odpowietrzania i powtórnym powolnym wymieszaniu. W ten sposób otrzymuje się modyfikowany plastizol PVC, który jest trwały przez okres 3 miesięcy.

Otrzymywanie wodorozcieńczalnej dyspersji modyfikowanego plastizolu PVC.

W etapie piątym przeprowadza się modyfikowany plastizol w jego stabilną wodną dyspersję. W tym celu do naczynia homogenizatora (disolvera) lub komory młynka perełkowego wprowadza się 200 części wagowych modyfikowanego plastizolu PVC. Następnie do tego samego naczynia dodaje się 500 części wagowych wody destylowanej lub demineralizowanej i rozpuszcza w niej kompozycję stabilizującą składającą się ze środków powierzchniowo-czynnych i zagęszczacza w częściach wagowych: 7,5 oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego 10 moli tlenku etylenu, 12,0 oksyetylenowanego nienasyconego alkoholu tłuszczowego zawierającego 18 moli tlenku etylenu, 15,0 oksyetylowanego nonylofenolu zawierającego 12 moli tlenku etylenu i 6 moli tlenku propylenu, 5,0 oksyetylowanej aminy tłuszczowej zawierającej 18 moli tlenku etylenu, 10,0 adduktu soli sodowej monoestru kwasu sulfobursztynowego i oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego 10 moli tlenku etylenu, 2,0 kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu składającego się 10 moli tlenku etylenu i 8 moli tlenku propylenu z zagęszczaczami, którymi jest kompozycja 50,0 części wagowych 17,5% wodnego roztworu asocjacyjnego niejonowego zagęszczacza poliuretanowego będącego produktem reakcji diizocyjanianu aromatycznego z nadmiarem alkoholu wielowodorotlenowego z 6,5 częściami wagowymi soli sodowej karboksymetylocelulozy oraz 5,0 części wagowych p-ksylenu jako regulatora lepkości. Podana kompozycja stabilizująca jest wystarczająca i optymalna. Dyspergowanie prowadzi się za pomocą mieszadła dyskowego lub młyna perełkowego w temp. 20°C przy obrotach mieszadła lub rotora w zakresie od 2500 do 5000 (obr./min.) przez okres od 20 do 40 minut. Po zdyspergowaniu plastizolu w wodzie uzyskuje się stabilną wodną dyspersję do której dodatkowo wprowadza się w częściach wagowych: 2,0 wygaszacza piany, 1,2 biocydu, 3,0 związku zapobiegającego zamarzaniu wodnej dyspersji (silikon lub glikol etylenowy), 2,0 inhibitora korozji (benzoesan sodowy). W ten sposób otrzymuje się kompozycję trwałą przez okres sześciu miesięcy. Tak wytworzony wodorozcieńczalny plastizol w stanie ciekłym ma następujące właściwości:

lepkość, czas wypływu z kubka Forda o średnicy otworu wypływowego 4,0 mm w temp. 20°C, [sek.] 135,0 gęstość w temp. 20°C, [g/cm³] 1,26

P r z y k ł a d 2.

Otrzymywanie wodorozcieńczalnej farby z modyfikowanego plastizolu

Etap szósty polega na wytworzeniu barwnej farby z wodorozcieńczalnej kompozycji modyfikowanego plastizolu PVC. Do naczynia homogenizatora (disolvera) lub komory młynka perełkowego wprowadza się wszystkie składniki takie jak w przykładzie 1 z tym, że dodatkowo dodaje się pigmenty i napełniacze w postaci barwnych past. Do 200 części wagowych modyfikowanego plastizolu dodaje się 500 części wagowych wody destylowanej lub demineralizowanej z rozpuszczoną w niej kompozycją stabilizującą składającą się ze środków powierzchniowo-czynnych i zagęszczacza w częściach wagowych: 7,5 oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego 10 moli tlenku etylenu, 12,0 oksyetylenowanego nienasyconego alkoholu tłuszczowego zawierającego 18 moli tlenku etylenu, 15,0 oksyetylowanego nonylofenolu zawierającego 12 moli tlenku etylenu i 6 moli tlenku propylenu, 5,0 oksyetylowanej aminy tłuszczowej zawierającej 18 moli tlenku etylenu, 10,0 adduktu soli sodowej monoestru kwasu sulfobursztynowego i oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego 10 moli tlenku etylenu, 2,0 kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu składającego się z 10 moli tlenku etylenu i 8 moli tlenku propylenu z zagęszczaczami, którymi jest kompozycja 50,0 części wagowych 17,5% wodnego roztworu asocjacyjnego niejonowego zagęszczacza poliuretanowego będącego produktem reakcji diizocyjanianu aromatycznego z nadmiarem alkoholu wielowodorotlenowego z 6,5 częściami wagowymi soli sodowej karboksymetylocelulozy. Pigmenty z napełniaczami przygotowuje się w postaPL 219 466 B1 ci pasty. Kompozycję środków powierzchniowo czynnych z pigmentami i napełniaczami otrzymuje się przez ucieranie na trójwalcarce. Składa się ona w częściach wagowych: 20 bieli tytanowej; 10 barytu;

1,4 oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego 10 moli tlenku etylenu; 0,8 oksyetylenowanego alkoholu tłuszczowego zawierającego 18 moli tlenku etylenu; 0,5 oksyetylenowanej aminy tłuszczowej zawierającej 8 moli tlenku etylenu; 1,2 oksyetylenowanej aminy tłuszczowej zawierającej 12 moli tlenku etylenu; 0,8 oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego 8 moli tlenku etylenu; 1,6 adduktu soli sodowej monoestru kwasu bursztynowego i oksyetylenowanego nonylofenolu z 5 molami tlenku etylenu. Otrzymaną pastę pigmentową wprowadza się do wodnej dyspersji plastizolu małymi porcjami przy ciągłym mieszaniu za pomocą wolnoobrotowego mieszadła dyskowego (ok. 500 obr./min.). Dyspergowanie prowadzi się za pomocą mieszadła dyskowego lub młyna perełkowego w temp. 20°C przy obrotach mieszadła lub rotora w zakresie od 4000 do 9000 (obr./min.) przez okres od 20 do 40 minut. Po zdyspergowaniu w wodzie plastizolu z pastą pigmentową uzyskuje się stabilną wodną dyspersję barwnego modyfikowanego plastizolu do której dodatkowo wprowadza się w częściach wagowych; 2,0 wygaszacza piany, 1,2 biocydu, 3,0 związku zapobiegającego zamarzaniu fazy wodnej (silikon lub glikol etylenowy), 2,0 inhibitora korozji (benzoesan sodowy). W ten sposób wytworzona wodorozcieńczalna barwna dyspersja plastizolu jest trwała przez okres sześciu miesięcy. W etapie siódmym przygotowuje się barwną wodną dyspersję modyfikowanego plastizolu do nakładania powłok. W tym celu należy całość starannie wymieszać za pomocą mechanicznego mieszadła dyskowego w mieszalniku w ciągu 20 minut. Otrzymany powłokowy wodorozcieńczalny kompozyt modyfikowanego plastizolu PVC jest trwały przez ok. 40 minut. Po tym czasie zaczynają opadać na dno naczynia pigmenty i napełniacze tworząc osad. Przed ponownym wykorzystaniem kompozycji całość należy ponownie starannie wymieszać do momentu zniknięcia osadu.

Powłoki nanosi się sposobem zanurzeniowym na płytki stalowe oczyszczone mechanicznie papierem ściernym 120 i odtłuszczone w trichloroetylenie, a następnie podgrzane w temp. ok. 60°C przez okres 10 minut. Naniesiony plastizol utwardza się i żeluje w termostacie sposobem dwustopniowym. Najpierw w temperaturze 60-80°C przez ok. 20-30 minut w celu usunięcia wody z powłoki, a następnie w temp. 160-165°C przez ok. 45 minut w celu całkowitego utwardzenia i zżelowania. Następnie powłoki wyjmuje się z termostatu, schładza w warunkach otoczenia i poddaje badaniom. Właściwości fizykomechaniczne i fizykochemiczne otrzymanych powłok z barwnej wodnej dyspersji modyfikowanego plastizolu PVC na stali są następujące:

Średnia grubość powłoki w ^m] 120,0 twardość względna wahadłowa (wahadło Persoza) 0,12 przyczepność powłoki (nóż Petersa) 0 (najwyższa) odporność powłoki na zarysowanie, [g] 650 odporność powłoki na tłoczenie, [mm] 9,5 odporność powłoki na uderzenie, [cm] 50,0 odporność powłoki na zginanie, [mm] 2,0 nasiąkliwość w wodzie destyl. [% wag.] 4,5 odporność na octan etylu [% wag.] 13,0

Powłoki kompozytowe z modyfikowanego plastizolu PVC są dobrze przyczepne do podłoża i odporne na urazy mechaniczne i wodę. Natomiast rozpuszczalniki organiczne powodują przede wszystkim wymywanie plastyfikatorów i środków powierzchniowo-czynnych. Właściwości powłok po dniach ekspozycji zanurzeniowej w środowisku 3% wag. NaCl, 10% wag. H2SO4 i 5% wag. KOH uległy zmianie w nieznacznym stopniu.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wodnej dyspersji barwnego modyfikowanego plastizolu PVC stosowanego do nakładania powłok ochronnych, żelowanego w podwyższonej temperaturze, znamienny tym, że 70 do 150 części wagowych PVC E-68 Pmbs miesza się z 50-170 częściami wagowymi ftalanu dibutylowego (DBP), 20-60 częściami wagowymi nasyconego oligomeru poliestrowego będącego produktem reakcji polikondensacji kwasu adypinowego z glikolem 1,2-propylenowym o masie cząsteczkowej od 1200 do 1400 i z 2-6 częściami wagowymi stabilizatora termicznego będącego mieszaniną produktu kondensacji tlenku dibutylocyny z estrem oktylowym kwasu tioglikolowego

   PL 219 466 B1 i epoksydowanego oleju sojowego, następnie do kompozycji plastizolu wprowadza się 45-135 części wagowych ciekłej żywicy epoksydowej o średniej masie cząsteczkowej 500-600, lepkości w tempera₃ turze 25°C 40-120 mPas, gęstości 1,19 g/cm³, równoważniku epoksydowym 244-277, liczbie epoksydowej 0,36-0,41 val/100 g, łącznej zawartości chloru maksymalnie 0,6% wagowych, 30-90 części wagowych ciekłej nowolakowej żywicy fenolowoformaldehydowej o gęstości w 20°C od 1,01 do ₃

   1,05 g/cm³ i lepkości w temperaturze 20°C od 150 do 200 mPas, 5-30 części wagowych kopolimeru zbudowanego z 10 moli tlenku etylenu i 8 moli tlenku propylenu i 2-30 części wagowych poli(alkoholu winylowego), po czym otrzymaną kompozycję miesza się do ujednorodnienia, następnie modyfikowany plastizol przeciera się na trójwalcarce i odpowietrza, w spoczynku pod próżnią.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kompozycja stabilizująca wchodząca w skład wodnej dyspersji modyfikowanego plastizolu PVC składa się z mieszaniny środków powierzchniowoczynnych i zagęszczacza o składzie w częściach wagowych: 0-10,0 oksyetylenowanego alkoholu laurylowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, 0-30 oksyetylenowanego nienasyconego lub nasyconego alkoholu tłuszczowego zawierającego od 10 do 25 moli tlenku etylenu, 0-20 oksyetylowanego nonylofenolu zawierającego od 8 do 22 moli tlenku etylenu i od 0 do 14 moli tlenku propylenu, 0-15 oksyetylowanej aminy tłuszczowej zawierającej od 8 do 22 moli tlenku etylenu, 5-15 adduktu soli sodowej monoestru kwasu sulfobursztynowego i oksyetylenowanego nonylofenolu zawierającego od 5 do 20 moli tlenku etylenu, 0-30 kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu składającego się z 5 do 10 moli tlenku etylenu i od 5 do 10 moli tlenku propylenu, 0-40 poli(alkoholu winylowego), 0-10 p-ksylenu z zagęszczaczami, którymi jest kompozycja od 20 do 70 części wagowych 17,5% wodnego roztworu asocjacyjnego niejonowego zagęszczacza poliuretanowego będącego produktem reakcji diizocyjanianu aromatycznego z nadmiarem alkoholu wielowodorotlenowego oraz od 5 do 15 części wagowych soli sodowej karboksymetylocelulozy.