ВОДНО-ДИСПЕРСИОННЫЙ ЛАК ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ, СОХРАНЯЮЩИЙ ЕЕ НАТУРАЛЬНУЮ ТЕКСТУРУ Российский патент 2006 года по МПК C09D133/06 C09D5/02 

Изобретение относится к водно-дисперсионным лакокрасочным материалам, предназначенным для получения защитных покрытий на изделиях из древесины, не вуалирующих текстуру натуральной древесины.

В последнее время находят широкое применение экологически чистые и пожаробезопасные лакокрасочные материалы на основе водных дисперсий полимеров. Так, известна красящая композиция для покрытия изделий (RU 2153514 С1, 27.07.2000), содержащая (в мас.%): в качестве пленкообразующего (связующего) латекс акрилового каучука (5-60), поверхностно-активное вещество ОП-7 или ОП-10 (0,1-1,5), загуститель (0,05-1,5), диспергатор (0,1-1,5), коалесцент (коалесцирующую добавку) (0,05-3,0), биоцидную добавку (0,01-1,0), пеногаситель (0,01-1,0), антифриз (диэтиленгликоль или этиленгликоль) (0,5-5,0), щелочь (0,05-5,0), пигмент (0,01-50,0), двуокись титана (0,01-50,0), и возможно наполнители (тальк, мел, каолин, слюда) - до 20%, трехокись сурьмы, вода - остальное.

В качестве латекса акрилового каучука эта композиция содержит стиролакриловые латексы, такие как: Примал 219N фирмы "Room and Haas", лакрил 21 по ТУ 2241-002-39251899-96, акриловый МБМ-5С по ТУ 6-01-274-79, стиролакриловую дисперсию Мовилит М 771. В качестве щелочи композиция содержит гидроксид натрия, аммиак водный технический; в качестве загустителя - целлюлозные загустители, такие как: Метоцел (оксипропилированная метилцеллюлоза), Натросол 250 HBR; в качестве пеногасителя, например, Лумитен 3065 фирмы " BASF", БИК-033 фирмы "Byk Chemic"; в качестве коалесцента - уайт-спирит, Лузолван - диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот фирмы "BASF", бутилдигликольацетат фирмы "Union Carbide etc."; в качестве биоцидной добавки - Метатин (фунгицид на основе ациклических и гетероциклических азотных соединений) фирмы "ACIMA", Катон - LXE - биоцид широкого спектра действия фирмы "Room and Haas".

Данная известная композиция для покрытий имеет высокую степень адгезии к обрабатываемой поверхности, светостойкость, жизнеспособность, стойкость к статическому воздействию воды и высокую укрывистость. Однако она относится к пигментированным лакокрасочным материалам, предназначенным для отделки строительных изделий и элементов зданий и сооружений, и не может быть использована в качестве защитной для отделки древесины, не вуалирующей текстуру самого дерева.

Известна также (RU 2212423 С1, 20.12.2003) водно-дисперсионная композиция для покрытий, предназначенных для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, деревянным и другим пористым строительным материалам. Она содержит пленкообразующее на основе сополимера н-бутилакрилата и стирола (50%-ная водная дисперсия) марки "Финндисп А-10" (5-10 мас.%), загуститель, например, гидроксиэтиловый эфир целлюлозы "Натросол 250", пигменты, наполнитель (карбонат кальция кристаллический или мел), пеногасящую добавку - минеральное масло - смесь эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом "Фоамекс К-3", коалесцирующую добавку "Тексанол" (сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол-моноизобутират), диспергирующую добавку (полифосфат натрия) и пигментный диспергатор "Оротан 731К", консервирующую добавку "Тиурам Д" и "Параметол А-26" на основе производных изотиазолинона; регулятор рН среды (гидроокись натрия или аммиак водный 25%-ный); антифриз [этиленгликоль, ди-(2-этилгексил)-себацинат ДОС]; пластификатор, поверхностно-активное вещество ОП-7 или ОП-10, скипидар, воду. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить покрытия с высокими показателями по свойствам: укрывистость пленки 44-50 г/м², блеск пленки 51-59%, морозостойкость 30-40 циклов. Однако данная композиция также относится к высоконаполненным пигментированным покрытиям и не может быть использована в качестве лаковой композиции при отделке древесины с сохранением ее натуральной текстуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к изобретению является водорастворимый акриловый лак для дерева (RU 2234523 С1, 20.08.2004), который может быть использован в качестве паркетного лака. Известный лак в качестве пленкообразующего содержит водную дисперсию стиролакрилового сополимера Акремос 106 на основе бутилакрилата, стирола, метилметакрилата и метакриловой кислоты (70-80 мас.%), загуститель (0,5-1,5 мас.%), каолесцент в виде смеси Texanola (2,2,4-триметил-1,3 пентандиолмоноизобутирата), 1,4-диоксида диэтилена-диоксан (1,0-2,0 мас.%) и бутилцеллозольва (3,5-7,0 мас.%), пластификатор (1,0-2,5 мас.%), диспергатор (0,1-0,2 мас.%), пеногаситель (0,1-0,2 мас.%), консервант - полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (0,1-0,3 мас.%), нейтрализатор - 25%-ный водный раствор аммиака. В качестве загустителя лак содержит Полифоб 117, Acrysol RM200 и др., а в качестве пеногасителя - Foam 8325, Foamek-810.

Этот лак характеризуется повышенной прочностью к истиранию и стойкостью к биоразрушениям, однако обладает повышенной степенью блеска. В то же время существует потребность в получении покрытий, имеющих меньшую степень блеска, свойственную изделиям из натуральной древесины, при обеспечении высоких защитных и эксплуатационных свойств.

Задачей изобретения является создание водно-дисперсионного лака для изделий из древесины, не вуалирующих структуру дерева и позволяющего получать полуматовые (блеск 20-26%) - полуглянцевые (блеск 37-49%) покрытия при обеспечении высоких эксплуатационных параметров - прочности пленки при ударе не менее 45 см и показателя адгезии 1 балл, определенной по методу решетчатых надрезов.

Поставленная задача решается тем, что водно-дисперсионный лак для изделий из древесины, имеющий в качестве пленкообразующего водную дисперсию стиролакрилового сополимера, в качестве коалесцента бутилцеллозольв, загуститель, пеногаситель, консервант, в качестве нейтрализатора 20%-ый водный раствор аммиака, содержит следующие компоненты. В качестве водной дисперсии стиролакрилового сополимера стиролакриловый латекс Лакротэн Э-34; в качестве загустителя гидроксиэтилцеллюлозу Натросол и акриловую карбоксилсодержащую водную дисперсию Лакротэн Э-41; в качестве пеногасителя RHODOLINE DF 6120 - водную эмульсию минеральных масел и поверхностно-активных веществ - продуктов перегонки тяжелых парафиновых фракций с добавкой экстракта диметилсульфооксида. В качестве консерванта препарат Бакцид - продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, и дополнительно содержит в качестве коалесцента Lusolvan FBH - диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот, а также дополнительно содержит этиленгликоль, добавку для улучшения розлива Аквацер 503 на основе неионной эмульсии окисленного полиэтиленового воска в воде, добавку для улучшения поверхностных свойств Аквамат 263 на основе водной дисперсии полиэтиленового воска, антикратерную добавку EFKA 3570 на основе нейтрализованного полиакрилата, модифицированного фтористым углеводородом, и при необходимости воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный латекс стиролакрилового сополимера Лакротэн Э-3450,0-80,0указанный пеногаситель RHODOLINE DF 61200,5-1,5указанный коалесцент: бутилцеллозольв3-5,17диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот1,5-3,0указанный загуститель: Натросол0,08-1,5Лакротэн Э-410,5-2,0указанная добавка для розлива1,5-3,0указанная добавка для улучшения поверхностных свойств5,0-2,4указанная антикратерная добавка0,1-0,5нейтрализатор - 20%-ный водный раствор аммиака0,01-0,05этиленгликоль0,5-1,5консервант - препарат Бакцид0,1-0,9водаостальное

Патентуемый состав лака содержит в качестве водной дисперсии латекс стиролакрилового сополимера Лакротэн Э-34. Он характеризуется повышенной температурой пленкообразования ˜56°С, небольшим размером частиц ˜0,2 мкм, содержанием остаточного мономера не более 0,05%. Обладает повышенной устойчивостью к механическому перемешиванию (выдерживает скорость вращения 14 000 об/мин в течение 5 мин) и морозостойкостью - до 5 циклов. При температурах выше минимальной температуры пленкообразования указанный латекс стиролакрилового сополимера Лакротэн Э-34 образует прозрачную, высокопрочную пленку.

Особенностью патентуемой композиции является использование в качестве загустителя двух веществ: Натросол - гидроксиэтилцеллюлозы, а также Лакротэн Э-41 - акриловой карбоксилсодержащей дисперсии. Лакротэн Э-41, являясь водорастворимой дисперсией акрилового редкосшитого сополимера, увеличивает значение вязкости путем загущения водной фазы системы, не только повышает границу текучести, но и придает продуктам выраженную структурную вязкость.

В качестве пеногасителя используется RHODOLINE DF 6120. Он представляет водную эмульсию минеральных масел и поверхностно-активных веществ (продукты перегонки тяжелых (нефтяных) парафиновых фракций, содержит добавку (менее 3%) экстракта диметилсульфооксида (DMSO)).

В качестве коалесцента содержит диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот Lusolvan FBH. Его характеристика: плотность 0,955-0,960 г/м², вязкость - 4-8 мПа.с при 20°С, кислотное число - 0,3 мг КОН/г, показатель преломления р²⁰ _Dмах. - 1,428-1,431. Данный компонент не только снижает температуру пленкообразования, но и регулирует чрезмерное сокращение времени пленкообразования, так как слишком быстрое высыхание может привести к образованию усадочных трещин.

Композиция содержит антикратерную добавку на основе нейтрализованного полиакрилата, модифицированного фтористым углеводородом EFKA 3570, с содержанием активного вещества 59-61%. Добавка имеет плотность 1,04-1,06 г/м² при 20°С, показатель преломления 1,42-1,44, кислотное число 50-60 мг КОН/г. Она обеспечивает патентуемой композиции лака отличные антикратерные свойства, устойчивое смачивание подложки, дает улучшение розлива, не возникает проблем с межслойной адгезией.

Для приготовления лака предварительно в отдельных емкостях готовят раствор аммиака и раствор загустителя. Затем в смесителе производится изготовление лака: загружают дисперсию - латекс стиролакрилового сополимера и при работающей мешалке осуществляют загрузку коалесцентов и пеногасителя. После этого загружают подготовленный загуститель и тщательно перемешивают. Производят загрузку остальных компонентов лака, предусмотренных рецептурой. Готовый лак фильтруют и разливают в полиэтиленовую тару. Лак наносят краскораспылителем, кистью, валиком или наливом на сухую поверхность, предварительно очищенную от пыли, грязи и жира, в 1-2 слоя. Промежуточная сушка между слоями составляет 40-60 мин, последний слой сушат 24 ч (температура сушки 20±5°С).

Состав лака приведен в таблице 1, а его потребительские характеристики - в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что лак обладает меньшей степенью блеска (от 30 до 35%), т.е. является полуматовым покрытием, но при этом имеет высокие эксплуатационные показатели. Так, прочность пленки при ударе составляет 50 см (максимальное значение), показатель адгезии - 1 балл (максимальное значение), водостойкость - 24 часа. По этим показателям патентуемый лак превосходит известные составы.

Таблица 1Примеры составов лакаНаименование компонентовСодержаниеПример 1Пример 2Пример 3Пленкообразующее Лакротэн Э-34,506080Коалесцент Бутилцеллозольв3,04,05,17Lusolvan FBH1,52,53,00Этиленгликоль0,50,121,5Пеногаситель RHODOLINE DF 61200,51,01,5Загуститель Натросол 0,11,150,08Лакротэн Э-412,00,70,5Консервант Бакцид0,70,90,1Добавка для улучш. розлива Аквацер 5021,52,43,0Добавка для улучш. поверхн. св-в Аквамат 2634,02,45,0Антикратерная добавка EFKA 35700,30,50,1Нейтрализатор Аммиак водный (20%)0,010,030,05Вода35,8924,30-

Таблица 2ХарактеристикиНаименование показателейПример 1Пример 2Пример 3ПрототипВнешний вид покрытияОднородное прозрачное покрытие без посторонних включенийОднородное прозрачное покрытие без посторонних включенийУсловная вязкость при (20±5)°С по Виск. В3-246, с36507030-60Массовая доля нелетучих веществ, %37424536-38Время высыхания до степени 3 при Т=(20±5)°С, ч0,70,70,71Твердость пленки по ТМЛ-2124, усл.ед0,420,420,440,42-0,44Эластичность пленки при изгибе, мм1111Стойкость пленки на деревянной подложке к статическому воздействию воды при Т=(20±5)°С, ч24242424Показатель кислотности, рН7,58,18,88-9,5Блеск по фотоэлектрическому блескометру, %30323555-58Прочность пленки при ударе, см505050-Адгезия к деревянной подложке, балл (метод решетчатых надрезов), (макс. балл=1)111-

Изобретение направлено на создание водно-дисперсионного лака для изделий из древесины, не вуалирующих структуру дерева и позволяющего получать полуматовые и полуглянцевые покрытия при обеспечении высоких эксплуатационных параметров. Лак содержит в качестве пленкообразующего стиролакриловый латекс Лакротэн Э-34, в качестве коалесцента бутилцеллозольв и Lusolvan FBH - диизобутиловый эфир смеси карбоновых кислот, в качестве нейтрализатора 20%-ый водный раствор аммиака, в качестве загустителя гидроксиэтилцеллюлозу Натросол и акриловую карбоксилсодержащую водную дисперсию Лакротэн Э-41, в качестве пеногасителя RHODOLINE DF 6120 - водную эмульсию минеральных масел и поверхностно-активных веществ - продуктов перегонки тяжелых парафиновых фракций с добавкой экстракта диметилсульфооксида, в качестве консерванта препарат Бакцид - продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, этиленгликоль, добавку для улучшения розлива Аквацер 503 на основе неионной эмульсии окисленного полиэтиленового воска в воде, добавку для улучшения поверхностных свойств Аквамат 263 на основе водной дисперсии полиэтиленового воска, антикратерную добавку EFKA 3570 на основе нейтрализованного полиакрилата, модифицированного фтористым углеводородом, и при необходимости воду. 2 табл.

Водно-дисперсионный лак для изделий из древесины, содержащий в качестве пленкообразующего водную дисперсию стиролакрилового сополимера, в качестве коалесцента бутилцеллозольв, загуститель, пеногаситель, консервант, в качестве нейтрализатора 20%-ный водный раствор аммиака, отличающийся тем, что он содержит в качестве водной дисперсии стиролакрилового сополимера стиролакриловый латекс Лакротэн Э-34, в качестве загустителя гидроксиэтилцеллюлозу Натросол и акриловую карбоксилсодержащую водную дисперсию Лакротэн Э-41, в качестве пеногасителя RHODOLINE DF 6120 - водную эмульсию минеральных масел и поверхностно-активных веществ - продуктов перегонки тяжелых парафиновых фракций с добавкой экстракта диметилсульфооксида, в качестве консерванта - препарат Бакцид - продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, и дополнительно содержит в качестве коалесцента Lusolvan FBH - диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот, а также дополнительно содержит этиленгликоль, добавку для улучшения розлива Аквацер 503 на основе неионной эмульсии окисленного полиэтиленового воска в воде, добавку для улучшения поверхностных свойств Аквамат 263 на основе водной дисперсии полиэтиленового воска, антикратерную добавку EFKA 3570 на основе нейтрализованного полиакрилата, модифицированного фтористым углеводородом и при необходимости воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный латекс стиролакрилового сополимера Лакротэн Э-3450,0-80,0Указанный пеногаситель RHODOLINE DF 61200,5-1,5Указанный коалесцент: бутилцеллозольв3-5,17Диизобутиловый эфир смеси дикарбоновых кислот1,5-3,0Указанный загуститель Натросол0,08-1,5Лакротэн Э-410,5-2,0Указанная добавка для розлива1,5-3,0Указанная добавка для улучшения поверхностных свойств 5,0-2,4Указанная антикратерная добавка0,1-0,5Нейтрализатор - 20%-ный водный раствор аммиака0,01-0,05Этиленгликоль0,5-1,5Консервант - препарат Бакцид0,1-0,9Вода Остальное