166683. lajstromszámú szabadalom • Eljárás háromkomponensű hőrekeményedő bevonóanyag előállítására
J 166683 4 Vizsgálataink során célul tűztük ki olyan rendszer kialakítását, amelynél az egyes komponensek különkülön biztosítják az optimális filmtulajdonságokat: és csak a film beégetésekor épülnek össze anélkül, hogy az említett sajátságaikat elvesztenék. Részletes vizsgálataink során a legjobb eredményeket egy háromkompenensű rendszerrel tudtuk elérni. Közepes reaktivitású amingyanta mellett rövid szénláncú (6—14 szénatomos) monokarbonsavval módosított poliésztergyantát használtunk és az adhéziós tulajdonságok, ill. a keménység és rugalmasság javítására egy speciális kopolimer gyantát alkalmaztunk. A kopolimerben butilakrilát, metakrilát, vagy más vinil, ill. akril monomerek mellett vicinális helyzetű karboxilcsoportokkal rendelkező dikarbonsavakat építettünk a molekulákba. A legjobb eredményt akkor értük el, ha a karboxilcsoportok cisz konfigurációban helyezkedtek el. A karbonsavakat tartalmazó monomer mennyiségével kedvezően tudtuk szabályozni az adhéziós tulajdonságokat, a többi komonomer molekula lánc hosszúságával és szerkezetével pedig a film elaszticitását és keménységét befolyásoltuk kedvező irányban. A módosított poliésztergyantát, a közepes reaktivitású amingyantát és a speciális összetételű kopolimert 45 C°-nál kisebb hőmérsékleten kevertük öszsze, abból a célból, hogy számottevő reakció a komponensek között ne következzék be. A kötőanyag filmjének beégetésekor a kopolimer karboxil csoportjainak egy része reagál és összeépül a poliészter és az amingyanták funkciós csoportjaival, ugyanakkor a szabadon maradó vicinális helyzetű karboxilcsoportpárok látványos javulást okoznak a bevonat adhéziós tulajdonságainál. A vizsgálataink eredményeként készített háromkomponensű műgyanta rendszert tartalmazó festék (1) filmtulajdonságait összehasonlítottuk a jelenleg legelterjedtebben használt módosított poliészteramin kombinációs zománcéval (2) és egy rövid szénláncú zsírsavval módosított poliészteramin kombinációs zománcéval (3). Eredményeink a következők voltak: 12 3 Keménység (ceruza) 4H 2H 4H Rugalmasság (Erichsen, mm) 3,5 3,2 1,0 Tapadás (rácsvágással, %) 100 100 15 Tapadás (190 C°-on 15' után) 100 100 0 Sárgulás (190 C°-on, 15m után) váltó- enyhén változatlan sárgult zatlan Az eredményből látható, hogy a jól tapadó, rugalmas 2-es zománc keménysége gyenge és hő igénybevételre enyhén sárgul, míg a kemény és nem sárguló 3-as zománcnak rossz a tapadása és a rugalmassága. Minden szempontból kielégítő eredményt csak az eljárásunk szerint előállított l-es jelű háromkomponensű zománc mutatott. Az elérendő céltól függően változtattuk a komponensek relatív mennyiségét. A legkedvezőbb eredményeket az egyes komponensek nem illó anyag tartalmára számolva, az összes kötőanyag tartalomhoz viszonyítva az alábbi mennyiségi arányoknál nyertük: módosított poliésztergyanta 50—70%, közepes reaktivitású amingyanta 15—30%, kopolimer műgyanta 1—15%, 5 A háromkomponensű rendszeren belül már jól alkalmazhatónak bizonyultak a rövid szénláncú monokarbonsavakkal módosított poliészterműgyanták, mivel tapadásrontó és ridegítő hatásukat ki tudtuk kompenzálni a kopolimer összetételének megfelelő 10 megválasztásával és az amingyanta reaktivitásának kismértékű csökkentésével. Ugyanakkor kihasználtuk a rövid szénláncú zsírsavakkal módosított akidgyanták kedvező hatását a film keménységére és gyors beégetésére. 15 Az amingyanták reaktivitásának csökkentése a festék tárolhatóságának javulásához vezetett. Az amingyanták reaktivitásának csökkentését az tette lehetővé, hogy a nagy funkcionalitású kopolimer a beégetéskor lejátszódó reakcióknál nagymértékben növeli 20 a bevonat térhálósodásának fokát. Mivel a rendszer telítetlen kötéseket nem tartalmaz, a bevonat fényállósága, öregedésállósága rendkívül jó. A vegyszerállóság akkor bizonyult optimálisnak, amikor a poliésztergyanta módosítására olyan 25 rövid szénláncú szintetikus monokarbonsavat alkalmaztunk, amelyben a karboxilcsoport kvaterner szénatomhoz kapcsolódik és reakcióképessége sztérikus okok folytán erősen gátolt. A szintetikus monokarbonsavak alkalmazásának 3° előnye az is, hogy a gyártásnál az ipar függetlenítve van a bizonytalanul (terméseredménytől függően) beszerezhető, ingadozó minőségű növényi eredetű zsírsavak alkalmazásától. Ez a tény nagymértékben növeli az eljárás gazdaságosságát és a folyamatos 3$ termelés biztosíthatóságát. Példák 40 1. példa Poliésztergyanta oldat 1. 45 Kaprilsav 11,20 Ftálsavanhidrid 25,20 Trimetilolpropán 18,10 Xilol 52,50 •>® A duplikátorba bemérjük a kaprilsavat, 80 C°-on a trimetilolpropánt és a ftálsavanhidridet. A hőmérsékletet 200 C°-ra emeljük, a reakció során képződő vizet xilolos azeotrop desztillációval távolítjuk el. A reakciót addig folytatjuk, amíg az 50%-os xilolos 55 gyantaoldat viszkozitása eléri a 150 mp (mérőpohár 4,20 C°-on) kifolyási időt, illetve a savszám a max. 25 mg/KOH/g gyanta értéket. Ekkor 160 C°-ra viszszahűtve a gyantát feloldjuk a xilolban. 60 Kopolimeroldat 2. Butilakrilát 56,00 Maleinsavanhidrid 4,00 Benzoilperoxid 0,30 65 Xilol 40,00
