189762. lajstromszámú szabadalom • Eljárás levegőn száradó kötőanyag-emulziók előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás uretánnal módosított alkilgyanta és etánolaj alapú, levegőn száradó kötőanyag-emulziók előállítására olymódon, hogy emulgeáló komponensként polietilénglikollal (PEG) módosított, vinilezctt és/vagy akrilezett zsíisavésztereket használunk. Egy sor olyan szabadalom ismeretes, melyekben vízzel hígítható, levegőn száradó lakkok kötőanyagaként akriláttal módosított alkidgyantákat írnak le (ilyenek többek között a 4,133.786. sz. Északamerikai Egyesült Allamok-beli és 1.117.126. sz. Nagybritanniai szabadalmi leírások). Ugyancsak ismert vízzel hígítható uretánolajok vagy uretánnal módosított alkidgyanták használata levegőn száradó lakkokban (lásd többek között a 0.017,199, 0.018.665. sz. európai szabadalmi leírásokat, a 17.45.343. sz. Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságra hozatali iratot és a 23.23.546. sz. szabadalmi leírást, a 4.017.514. és 4.116.902. sz. Északamerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokat). Mindkét kötőanyag-csoportnak vannak azonban specifikus hátrányai. Az akriláttal módosított alkidgyanták a kopolimerizáció következtében csökkentett telítetlen zsírsav-reaktivitás miatt csak mérsékelt nedvesedést mutatnak, és ennek következtében rossz a lakkfilmek ellenállóképessége. Ezen túlmenően, a savcsoportok semlegesítésére nagy mennyiségű, illékony, toxikus amint igényelnek. Az uretánolajok és uretánnal módosított alkidgyanták rossz pigment-nedvesítésük és szikkatívokkal szembeni csekély összeférhetőségük miatt nagy problémákat okoznak a lakk-előállításnál. Ezen kívül rájuk is vonatkozik, hogy az emulziók stabilizálására nagy aminmennyiségek szükségesek. Ismert az is, hogy uretánolajokat, ill. uretánnal módosított alkidgyantákat emulgeált alakban polivinil-, ill. poliakril latexekkel kombinálnak (3.919.145. sz. Északamerikai Egyesült Allamok-beli szabadalmi leírás). E kötőanyagemulziók iners, nem térhálósítható latex-komponense miatt csak mérsékelt film-minőség érhető el, emiatt ezek a termékek csak ún. „házi” festékek céljára használhatók. Azt találtuk, hogy uretánnal módosított alkidgyanták és/vagy uretán olajok levegőn száradó vizes emulzióit kapjuk, ha emulgeáló komponensként telítetlen zsírsavak PEG-t tartalmazó poliolésztereit használjuk, mimellett ezeket a poliésztereket specifikus módon ojtásos kopolimerizációval módosítjuk. A találmány tárgya ennek megfelelően eljárás uretánnal módosított, nem pigmentált vagy pigmentált lakkok és festékek kötőanyagaként használható alkidgyanták és/vagy uretánolajok levegőn száradó vizes emulzióinak előállítására, mely abban áll, hogy (I) 25—50 süly%, valamely, szervetlen vagy szerves bázissal végzett semlegesítés után vízoldható, 25-70 mg KOH/g savszámú, legfeljebb 40 mg/KOH/g hidroxilszámú, 7—13 súly% polietilénglikol-tartalmú és 9—15 ml/g határviszkozitásszámú (kloroformban, 20 °C-on mérve), a) 50-75 sú!y%, 5 mg KOH/g-nál kisebb savszámú, políetilénglikol tartalmú, átlagosan legalább 140 jódszámú zsírsav-poliolészter, b) 17-45 súly%, kettős kötésen kívül egyéb további funkcionális csoportot nem tartalmazó vinilés/vagy akril- és/vagy metakrilmonomer, és c) 5—8 súly% a jí-etilénesen telítetlen karbonsav ojtásos kopolimerizációjával nyert emulgeátor-komponenst, és (II) 50—75 súly%, levegőn száradó, 3-25, előnyösen 5—15 mg KOH/g aminszámnak megfelelő mennyiségű tercier aminocsoportot kötött alakban tartalmazó, és 8—20 ml/g határviszkozitásszámú (kloroformban, 20 °C-on mérve), uretánnal módosított alkidgyantát és/vagy uretánolajat 5—100 °C közötti hőmérsékleten homogénen öszszekeverünk, és a karboxilcsoportok valamely szerves és/vagy szervetlen bázis legfeljebb 15 mg KOH/g savszámnak megfelelő mennyiségével végzett részleges semlegesítése után és legfeljebb 20 súly% víztűrő szerves oldószer jelenlétében vízben emulgeálunk. A találmány szerinti eljárással előállított emulziók csak Igen kis mennyiségű, előnyösen kevesebb, mint 1% illő amint tartalmaznak, és igen stabilisak. Kitűnően nedvesítik a pigmenteket, és ezért könynyen dolgozhatók fel nagyfényű fedőlakkokká és nagy pigment-tartalmú alapozó festékekké. Jó a terüíésük és kitűnő az átszáradásuk, kis hajlamot mutatnak felületi hibákra, mint kráterképződésre és szél-megfolyásra, és jó ellenállóképességű filmeket képeznek. Ismeretes, hogy az uretánnal módosított kötőanyagok általában igen rosszul összeférhetők egyéb kötőanyagokkal. Ezért nem volt előrelátható, hogy egy ilyen kombinációnál a komponensek pozitív tulajdonságai összegeződnek még ilyen olcsó emulgeátor-komponensek használata esetében is. A találmány szerinti eljárással előállított alkidgyanta emulziók meglepetésszerűen különösen jó összeférhetőséget mutatnak polimerizátum diszperziókkal is. A találmány szerint használt I emulgeátor-komponens az igénypontnak megfelelően olyan PEG-t tartalmazó zsírsavak poliolésztereiből áll, amelyek legalább 140 jódszámú, és ajl-etilénesen telítetlen, részben karboxilcsoportokat is hordozó, ojtásosan kopolimerizált monomerekkel vannak módosítva. Az a) PEG-tartalmú poliésztert telítetlen zsírsavak — előnyösen konjuenzsírsavak valamely 1000 és 3000 közötti átlagos molekulatömegű polietilénglikollal (PEG), valamely természetes vagy szintetikus — legalább 140 jódszámú és túlnyomórészt izolált kettőskötéseket tartalmazó — zsírsav-poliolészter jelenlétében, 240—260 °C-on állítjuk elő. Ezeknek az észtereknek savszáma kisebb, mint 5 mg KOH/g, előnyösen kisebb, mint 2 mg KOH/g. A PEG-al végzett reakcióhoz zsírsavként különösen a dehidratizált ricinusolajból származó és adott esetben utókezelt konjuenzsírsavak, valamint egyéb olajsavakból izomerizálással nyert termékek használhatók. Alkalmazhatók azonban izolált kettőskötéseket tartalmazó kiválasztott zsírsavak is, különösen Ienolajsavak. Optimális eredmények érdekében a használt PEG- nek vagy adott esetben különböző polietilénglikolok keverékének átlagos molekulatömege kb. 1500 ± 200 kell legyen. Poliolészterként egyrészt a természetes, száradó olajokat, pl. lenolajat, sáfrányolajat vagy ezeknek az olajoknak legfeljebb 15 súly% dehidratizált ricinusolajjal alkotott keverékét, másrészt az ezekben az olajokban levő zsírsavelegyek poliolokkal, mint pentaeritrittel vagy trimetilolpropánnal alkotott szintetikus 189.762 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
