НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗНО-ПОЛИУРЕТАНОВАЯ ЭМАЛЬ Российский патент 1998 года по МПК C09D101/18 C09D101/18 C09D175/06 C09D167/08 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам (ЛКМ), а именно к разработке эмалей, предназначенных для защитно-декоративных покрытий изделий из дерева, металлических поверхностей деталей машин, приборов, эксплуатируемых внутри помещений, в атмосферных условиях и агрессивных средах.

Данная разработка - нитроцеллюлознополиуретановая эмаль ГАММА-140 обуславливается необходимостью расширения области применения, снижения выброса растворителей в окружающую среду.

На предприятиях, занимающихся окраской серийных конвейерных изделий или окраской крупногабаритных изделий сложной конфигурации, широко распространен метод нанесения ЛКМ в электростатическом поле высокого напряжения. Используемые при этом ЛКМ должны обладать определенным комплексом электрических свойств. К таким ЛКМ относятся эмали классов МЛ, ПФ, ХВ, ГФ, которые после нанесения на подложку требуют применения режима высокотемпературной сушки, что влечет за собой значительные энергозатраты. Исходя из этого возникла необходимость создания эмали, способной наносится данным электростатическим методом и высыхающей при комнатной температуре в течение малого времени (холодная сушка).

К наиболее распространенным эмалям холодной сушки относятся промышленно выпускаемые эмали типа НЦ [1, 2 и 3], которые наносятся на изделия всеми методами (налив, окунание, пневмораспыление), кроме метода нанесения в электростатическом поле высокого напряжения.

С целью обеспечения возможности нанесения подобных ЛКМ электростатическим методом разработана нитроцеллюлозно-полиуретановая эмаль ГАММА-140, способная наноситься в электростатическом поле и обладающая малым временем высыхания при 20^oC. Применение эмали ГАММА-140 обеспечивает получение покрытия с высокими прочностными свойствами и повышенной стойкостью к воздействию агрессивных сред и атмосферных явлений, а возможность нанесения ее электростатическим методом значительно расширяет область применения данной эмали.

В последнее время при разработке ЛКМ значительное внимание уделяется снижению доли легколетучих растворителей, применяемых в этих ЛКМ. Наиболее близкие к эмали ГАММА-140 по своему составу и назначению промышленные нитроэмали содержат в своем составе 65 - 75% легколетучих растворителей и перед нанесением их на изделия разбавляются на 50 - 100% подобной смесью легколетучих растворителей. В разработанной эмали ГАММА-140 содержание растворителей не превышает 60%, а степень разбавления составляет 30 - 70%. Такое увеличение сухого остатка в эмали и снижение степени разбавления приводит к общему уменьшению выброса в атмосферу легколетучих веществ в 1,5 - 2 раза, при этом для достижения полной укрывистости подложки требуется на 30 - 40% меньше эмали ГАММА-140, чем штатных нитроэмалей типа НЦ.

Наиболее близкой по составу, назначению и области применения является эмаль ГАММА-11 ТУ 84-7507808.36-92 [4], которая представляет собой суспензию пигментов в растворе коллоксилина и глифталевой смолы в смеси легколетучих растворителей с добавлением пластификаторов и полиуретанового модификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Коллоксилин лаковый - 8,1 - 12,2
Глифталевая смола 130 - 8,8 - 12,0
Полиуретановый модификатор - 3,0 - 5,0
Суховальцованная паста "СВП" - 8,8 - 11,2
Пластификатор - 1,0 - 2,0
Смесь легколетучих растворителей - Остальное
Недостатками данной композиции являются повышенный расход эмали на единицу окрашиваемой поверхности и как следствие этого повышенный расход растворителей, невозможность нанесения эмали на изделия электростатическим методом.

Задачей изобретения является создание эмали, способной наносится всеми методами с уменьшенным расходом легколетучих растворителей и образующей покрытие с высокими прочностными и стойкостными характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая нитроцеллюлозно-полиуретановая эмаль ГАММА-140, включающая глифталевую смолу 130 - глицериновый или триметилолпропановый полиэфир фталевой кислоты, модифицированный синтетическими жирными кислотами фракции C₁₀-C₁₃, C₁₀-C₁₆, суховальцованную пасту (СВП) - пигмент, развальцованный с коллоксилином, пластификатором, диспергатором, полиуретановый модификатор "Пластур РК-0130" - продукт полиприсоединения полиокситетраметиленгликоля с толуилендиизоционатом, бутилацетат, толуол, бутиловый и этиловый спирты, содержит в качестве пленкообразователя низковязкий коллоксилин марки ПСВ, в качестве дополнительного модификатора-пленкообразователя содержит твердую смолу - глицериновый эфир канифоли РЭК, в качестве дополнительного пластификатора - негорючий хлорпарафин марки ХП-470, в качестве дополнительных растворителей с повышенной температурой - вспышки этилцеллозольв и ксилол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Коллоксилин марки ПСВ - 6,4 - 9,9
Глифталевая смола 130 - 4,5 - 6,4
Глицериновый эфир канифоли РЭК - 4,3 - 6,4
Хлорпарафин ХП-470 - 0,05- 0,7
Пластур РК-0130 - 3,3 - 4,65
Суховальцованная паста (СВП) - 13,0 - 22,1
Смесь растворителей - Остальное
Эмаль ГАММА-140 изготавливают по общепринятой для промышленных нитроэмалей технологии в смесителе с лопастными или роторно-струйными мешалками путем последовательного растворения в смеси растворителей коллоксилина, смолы 130, РЭК, полиуретанового модификатора в течение 30 - 60 мин с последующим растворением "СВП" не менее 90 мин при комнатной температуре и доведением эмали до требуемых норм по цвету, внешнему виду, вязкости и блеску.

В табл. 1, 2 и 3 приведены компонентный состав, свойства и эксплуатационные характеристики предлагаемой лакокрасочной композиции ГАММА-140 в сравнении с прототипом эмалью ГАММА-11.

Из табл. 1 и 2 видно, что предлагаемая лакокрасочная композиция ГАММА-140, содержащая в своем составе дополнительный пленкообразователь-модификатор - твердую смолу РЭК, негорючий пластификатор-антипирен хлорпарафин ХП-470, растворители с более высокой температурой вспышки - этилцеллозольв и ксилол, оптимальное содержание СВП, позволяет получать покрытия по сравнению с прототипом и аналогами НЦ-11, НЦ-25 с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Главное преимущество предлагаемой композиции перед прототипом - эмалью ГАММА-11, при содержании компонентов в предлагаемых пределах (примеры 1-6 табл. 1), представлено в табл. 3, из результатов которой видно, что расход эмали на один слой снижается в среднем на 30 - 40%, полный расход эмали ГАММА-140 снижен в 1,8 - 2 раза.

Композиции с запредельными значениями (примеры 7 и 8) имеют неудовлетворительные свойства. Композиция N 7 с увеличенным содержанием пленкообразователей и с пониженным количеством пигментоносителя СВП имеют неудовлетворительные эксплуатационные свойства - высокий расход эмали и повышенный выброс растворителей при сушке покрытия в атмосферу. Увеличение содержания СВП выше указанного предела в композиции N 8 снижает блеск покрытия и механические свойства.

Сочетание таких факторов, как уменьшение требуемой степени разбавления эмали и улучшение укрывистости за счет использования низковязкого коллоксилина ПСВ, твердой низкомолекулярной смолы РЭК, оптимального содержания СВП, приводит к снижению выброса растворителей в атмосферу при сушке покрытия в 1,8 - 2 раза.

Таким образом, использование эмали ГАММА-140 при содержании компонентов в предлагаемых пределах более выгодно с экономической и экологической позиций при практическом ее применении.

Кроме того, эмаль ГАММА-140 имеет более высокую температуру вспышки в сравнении с эмалью ГАММА-11, что обеспечивает более пожаробезопасный процесс окраски.

Из результатов, приведенных в табл. 2 (электрические характеристики эмали), видно, что эмаль ГАММА-140 можно наносить электростатическим методом. Это позволяет расширить сферу применения разработанной лакокрасочной композиции.

Практические испытания эмали в промышленных условиях при окрашивании изделий различными методами дали положительные результаты.

Таким образом, лакокрасочная композиция ГАММА-140 по сравнению с другими нитроцеллюлозными эмалями экологически и экономически наиболее выгодна и с точки зрения методов окрашивания изделий наиболее универсальна.

Нитроцеллюлозно-полиуретановая лакокрасочная композиция (эмаль) представляет собой суспензию пигментов в растворе низковязкого лакового коллоксилина, глифталевой смолы, глицеринового эфира канифоли, термопластичного полиуретана, пластификаторов в смеси органических растворителей. Эмаль изготавливают в вертикальных смесителях с лопастными или роторно-струйными мешалками путем растворения всех компонентов в растворителях при комнатной температуре. Покрытие из эмали имеет повышенные механические характеристики, высокий блеск, хорошую адгезию к металлу, устойчиво к воздействию агрессивных сред, воды, атмосферостойкое в условиях умеренно-холодного климата в течение не менее 5 лет. За счет улучшенной укрывистости и повышенного сухого остатка расход эмали на однослойное покрытие ниже на 30 - 40% по сравнению с штатными НЦ-эмалями; при сушке эмаль ГАММА-140 выделяет в атмосферу в 1,8 раза меньше легколетучих растворителей. Эмаль может наноситься на изделия всеми методами, включая электростатическое распыление. При этом необходимая пожаробезопасность обеспечивается за счет использования в составе негорючего пластификатора и растворителей с повышенной температурой вспышки. Данная эмаль предназначена для защитно-декоративных покрытий металлических и деревянных поверхностей, эксплуатируемых внутри помещений, в атмосферных условиях и агрессивных средах. 3 табл.

Нитроцеллюлозно-полиуретановая эмаль, включающая низковязкий коллоксилин, глифталевую смолу 130 глицериновый или триметилолпропановый полиэфир фталевой кислоты, модифицированный синтетическими жирными кислотами фракции С_1 0 С_1 3, С_1 0 С_1 6, продукт полиприсоединения полиокситетраметиленгликоля с толуилендиизоцианатом пластур РК-0130, пластификатор, суховальцованную пасту "СВП" пигмент, развальцованный с коллоксилином, пластификатором, диспергатором, смесь растворителей, отличающаяся тем, что она содержит в качестве низковязкого коллоксилина коллоксилин ПСВ, в качестве пластификатора хлорпарафин XII-470 и дополнительно глицериновый эфир канифоли смолу РЭК при следующем соотношении компонентов, мас.

Коллоксилин ПСВ 6,4 9,9
Глицериновый или триметилолпропановый полиэфир фталевой кислоты, модифицированный синтетическими жирными кислотами фракции С_1 0 - С_1 3, С_1 0 С_1 6 глифталевая смола 130 4,5 6,4
Продукт полиприсоединения полиокситетраметиленгликоля с толуилендиизоцианатом пластур РК-0130 3,3 4,65
Глицериновый эфир канифоли смола РЭК 4,4 6,4
Хлорпарафин ХII-470 0,05 0,7
Суховальцованная паста "СВП" пигмент, развальцованный с коллоксилином, пластификатором, диспергатором 13,0 22,1
Смесь растворителей Остальноев