PL235712B1

PL235712B1 - Kompozycja do wytwarzania dualnie utwardzanego bezrozpuszczalnikowego lakieru

Info

Publication number: PL235712B1
Application number: PL415089A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Czech; Zbign Iew Czech; Paulina Bednarczyk; Rczyk Paulina Bedna
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2020-10-05
Also published as: PL415089A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do wytwarzania dualnie utwardzanego bezrozpuszczalnikowego lakieru. Kompozycja ta może być stosowana do powlekania różnorodnych powierzchni metalowych, drewnianych oraz szerokiej gamy tworzyw sztucznych.

Z opisu wynalazku US 4,128,600 znane są utwardzane termicznie oraz radiacyjnie żywice poliuretanowe. Inny opis wynalazku US 5,922,473 opisuje utwardzane dualnie (termicznie oraz promieniowaniem UV) polimery proszkowe na bazie poliestrów zawierających grupy (mat)akrylanowe. Opis wynalazku US 6,323,301 opisuje utwardzane dualnie (UV oraz termicznie) ekspandujące polimery zawierające grupy winylowe oraz oksiranowe, przy czym utwardzanie termiczne zachodzi w temperaturach około 140°C i wyższych. Z opisu wynalazku US 6,716,891 znane są polimerowe materiały powłokowe utwardzane termicznie lub promieniowaniem aktynicznym (fotochemicznym). Jako fotochemicznie reagujące związki sieciujące stosuje się pochodne alkoksykarbonyloamino-s-triaziny.

Wymienione w stanie techniki utwardzane dualnie powłoki polimerowe nie są stosowane wytwarzane na bazie uretanoakrylanów.

Kompozycja do wytwarzania dualnie utwardzanego bezrozpuszczalnikowego lakieru, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że składa się z od 50% do 75% wagowych uretanoakrylanów, od 10% do 30% wagowych wielofunkcyjnych monomerów, od 5% do 20% wagowych nienasyconych żywic epoksydowych, od 5% do 10% wagowych nienasyconych kwasów karboksylowych, od 1% do 5% wagowych fotoinicjatorów rodnikowych i od 1% do 5% wagowych reagujących termicznie żywic aminowych. Suma wszystkich komponentów kompozycji wynosi 100% wagowych. Kompozycja, po nałożeniu na powierzchnię, jest utwardzana promieniami UV w zakresie od 200 do 400 nm, a następnie termicznie w temperaturze nie mniejszej niż 130°C. Utwardzanie termiczne przebiega poprzez reakcję grup karboksylowych nienasyconych kwasów z termicznie reaktywnymi grupami żywic aminowych. W kompozycji uretanoakrylan jest mono- lub di- lub trifunkcyjny, których reaktywność w procesie utwardzania promieniowaniem UV (fotoutwardzania) wzrasta wraz ze wzrostem funkcyjności. Wielofunkcyjny monomer stanowi wielofunkcyjny akrylan lub wielofunkcyjny metakrylan. Zastosowanie wielofunkcyjnych akrylanów oraz metakrylanów wzmacnia proces oraz stopień utwardzania bezrozpuszczalnikowych lakierów będących przedmiotem wynalazku. Korzystnie jako wielofunkcyjne monomery stosuje się di-, trioraz tetra(met)akrylany. Zastosowanie nienasyconych żywic epoksydowych pozwala na przyspieszenie procesu utwardzania bezrozpuszczalnikowego lakieru, według wynalazku, pod wpływem promieniowania UV. Najbardziej reaktywną nienasyconą żywicę epoksydową stanowi (met)akrylowana żywica epoksydowa, winylokarboksylowy stanowi kwas (met)akrylowy, kwas winylooctowy, kwas fumarowy, kwas β-akryloilooksypropionowy, kwas krotonowy, kwas akonitowy, kwas dimetyloakrylanowy, kwas trichloroakrylanowy lub kwas itakonowy. Pochodzące od tych związków grupy karboksylowe wbudowują się podczas fotoutwardzania w łańcuch polimeru i stanowią aktywne centra procesu utwardzania poprzez zastosowanie w procesie utwardzania żywic aminowych. Fotoinicjator rodnikowy stanowi fotoinicjator rodnikowy I rodzaju, których dodatek dostarcza podczas naświetlania promieniowaniem UV zdolne do inicjacji procesu utwardzania wolne rodniki. Korzystnie jako fotoinicjatory I rodzaju stosuje się fotoinicjatory na bazie benzoiny, hydroksyacetofenonu, benzyloketali, hydroksyalkilofenonu lub halogenoketonów. Reagującą termicznie żywicę aminową stanowi żywica melaminowo-formaldehydowa (całkowicie bądź częściowo metoksylowane, etoksylowane oraz butoksylowane pochodne melaminy), żywica benzoguanidynowa, żywica glikolourilowa lub żywica mocznikowa.

Uzyskane z kompozycji według wynalazku lakiery charakteryzujących się doskonałymi właściwościami - twardością oraz adhezją w utwardzonym stanie.

Wynalazek ilustrują zamieszczone poniżej przykłady wykonania. Podane procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy bezrozpuszczalnikowego lakieru. Podstawowe właściwości utwardzonej warstwy sieciowanego dualnie lakieru, takie jak twardość oraz adhezję do szkła badano wg odpowiednich norm, twardość wg PN-EN ISO 1522 twardościomierzem wahadłowym z wykorzystaniem wahadła Koniga oraz adhezję wg ASTM D4541/D7234 przy zastosowaniu automatycznego testera adhezji Pull-Off PosiTest. Otrzymane wartości twardości oraz adhezji utwardzanych dualnie bezrozpuszczalnikowych lakierów na bazie uretanoakrylanów przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 1 g (50% wag.) monofunkcyjnego uretanoakrylanu Genomer 1122 zmieszano z 30 g (30% wag.) wielofunkcyjnego monomeru 1,6-heksanodiolodiakrylanu, 10 g (10% wag. nienasyconej żywicy epoksydowej

PL 235 712 Β1

2,2-bis-[4-(2-hydroksy-3-metakryloilooksypropylo)-fenylo]propanu, 7 g (7% wag.) kwasu metakrylowego, 1 g (1% wag.) fotoinicjatora halogenoketonu Trigonal P-1 oraz2 g (2% wag.) żywicy melaminowo-formaldehydowej Cymel 303. Tak otrzymaną mieszaninę o grubości 30 g/m² nanoszono na płytkę drewnianą, a następnie sieciowano 45 s pod lampą UV emitującą promieniowanie UV o dawce 750 mJ/cm². Tak utwardzony promieniowaniem UV lakier na płytce drewnianej umieszczano w suszarce i utwardzano dodatkowo przez 10 min w temperaturze 130°C.

Przykład 2 g (75% wag.) difunkcyjnego uretanoakrylanu Photomer 6230 zmieszano z 10 g (10% wag.) wielofunkcyjnego monomeru 1,4-butanodiolodiakrylanu, 5 g (5% wag. nienasyconej żywicy epoksydowej 2,2-bis-[4-(2-hydroksy-3-akryloilooksypropylo)-fenylo]propanu, 5 g (5% wag.) kwasu akrylowego, 4 g (4% wag.) fotoinicjatora halogenoketonu Trigonal P-2 oraz 1 g (1% wag.) żywicy benzuguanidynowej Cymel 1123. Tak otrzymaną mieszaninę o grubości 40 g/m² nanoszono na płytkę drewnianą, a następnie sieciowano 60 s pod lampą UV emitującą promieniowanie UV o dawce 900 mJ/cm². Tak utwardzony promieniowaniem UV lakier na płytce drewnianej umieszczano w suszarce i utwardzano dodatkowo przez 10 min w temperaturze 140°C.

Przykład 3 g (55% wag.) trifunkcyjnego uretanoakrylanu Photomer 6892 zmieszano z 13 g (13% wag.) wielofunkcyjnego monomeru dimetakrylanu glikoludietylenowego, 12 g (12% wag. nienasyconej żywicy epoksydowej 2,2-bis-[4-(2-hydroksy-3-akryloilooksyetoksypropylo)-fenylo]propanu, 10 g (10% wag.) kwasu winylooctowego, 5 g (5% wag.) pochodnej hydroksyalkilofenonu fotoinicjatora Irgacure 184 oraz 5 g (5% wag.) żywicy melaminowo-formaldehydowej Dynomin MB-11-B. Tak otrzymaną mieszaninę o grubości 20 g/m² nanoszono na płytkę stalową, a następnie sieciowano 30 s pod lampą UV emitującą promieniowanie UV o dawce 1100 mJ/cm². Tak utwardzony promieniowaniem UV lakier na płytce drewnianej umieszczano w suszarce i utwardzano dodatkowo przez 10 min w temperaturze 150°C.

Przykład 4 g (50% wag.) difunkcyjnego uretanoakrylanu Photomer 6010 zmieszano z 19 g (19% wag.) wielofunkcyjnego monomeru dimetakrylanu glikolutetraetylenowego, 20 g (20% wag.) nienasyconej żywicy epoksydowej 2,2-bis-[4-(2-hydroksy-3-metakryloilo-oksyetoksypropylo)-fenylo]propanu, 6 g (6% wag.) kwasu fumarowego, 2 g (2% wag.) fotoinicjatora Irgacure 184 pochodnej hydroksyacetofenonu Darocur 1173 oraz 3 g (3% wag.) żywicy tetrabutoksymetyloglikolourilowej Cymel 1170. Tak otrzymaną mieszaninę o grubości 15 g/m nanoszono na płytkę aluminiową, a następnie sieciowano 50 s pod lampą UV emitującą promieniowanie UV o dawce 570 mJ/cm². Tak utwardzony promieniowaniem UV lakier na płytce drewnianej umieszczano w suszarce i utwardzano dodatkowo przez 10 min w temperaturze 155°C.

Przykład 5 g (60% wag.) monofunkcyjnego uretanoakrylanu Ebecryl 1039 zmieszano z 20 g (20% wag.) wielofunkcyjnego monomeru trimetylopropanotrimetakrylanu, 9 g (9% wag. nienasyconej żywicy epoksydowej 2,2-bis-[4-(2-hydroksy-3-metakryloilooksypropylo)-fenylo]propanu, 4 g (4% wag.) kwasu itakonowego, 3 g (3% wag.) fotoinicjatora Trigonal 14 pochodnej benzoiny oraz 4 g (4% wag.) żywicy mocznikowej Dynomin UB-24-BX. Tak otrzymaną mieszaninę o grubości 25 g/m² nanoszono na płytkę poliestrową, a następnie sieciowano 90 s pod lampą UV emitującą promieniowanie UV o dawce 750 mJ/cm². Tak utwardzony promieniowaniem UV lakier na płytce drewnianej umieszczano w suszarce i utwardzano dodatkowo przez 10 min w temperaturze 135°C.

Tabela

Lakier wg przykładu	Twardość (s)	Adhezja do szkła (MPa)
1	80	2
2	150	3
3	180	4
4	110	3
5	90	2

PL 235 712 B1

Jak wynika z zamieszczonych rezultatów w tabeli, utwardzone dualnie bezrozpuszczalnikowe lakiery na bazie uretanoakrylanów według przykładów 1-5, które są przedmiotem wynalazku, charakteryzują się dobrymi wynikami badanych właściwości (twardości, adhezji) umożliwiających ich zastosowanie do wytwarzania powłok lakierowych na określonych materiałach. Właściwości te, to bardzo wysoka twardość od 80 do 180 s oraz bardzo wysoka adhezja od 2 do 4 MPa, w tym konkretnym przypadku do szkła.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozycja do wytwarzania dualnie utwardzanego bezrozpuszczalnikowego lakieru, znamienna tym, że składa się z od 50% do 75% wagowych uretanoakrylanów, od 10% do 30% wagowych wielofunkcyjnych monomerów, od 5% do 20% wagowych nienasyconych żywic epoksydowych, od 5% do 10% wagowych nienasyconych kwasów karboksylowych, od 1% do 5% wagowych fotoinicjatorów rodnikowych i od 1% do 5% wagowych reagujących termicznie żywic aminowych, przy czym suma wszystkich komponentów kompozycji wynosi 100% wagowych, a kompozycja jest utwardzalna promieniami UV w zakresie od 200 do 400 nm, a następnie termicznie w temperaturze nie mniejszej niż 130°C.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że uretanoakrylan jest mono- lub di- lub trifunkcyjny.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wielofunkcyjny monomer stanowi wielofunkcyjny akrylan lub wielofunkcyjny metakrylan.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że nienasyconą żywicę epoksydową stanowi (met)akrylowana żywica epoksydowa.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że kwas winylokarboksylowy stanowi kwas (met)akrylowy, kwas winylooctowy, kwas fumarowy, kwas β-akryloilooksypropionowy, kwas krotonowy, kwas akonitowy, kwas dimetyloakrylanowy, kwas trichloroakrylanowy lub kwas itakonowy.
6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że fotoinicjator rodnikowy stanowi fotoinicjator rodnikowy I rodzaju.
7. Kompozycja według zastrz. 6, znamienna tym, że fotoinicjator I rodzaju jest na bazie benzoiny, hydroksyacetofenonu, benzyloketali, hydroksyalkilofenonu lub halogenoketonów.
8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że reagującą termicznie żywicę aminową stanowi żywica melaminowo-formaldehydowa, żywica benzoguanidynowa, żywica glikolourilowa lub żywica mocznikowa.