Патент на изобретение №2221831

(54) ЭМАЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям на основе меламиноалкидных эмалей с низкой температурой отверждения и может быть использовано для окраски изделий из пластмассы, например деталей автомобиля. Эмаль включает меламиноалкидную эмаль и катализатор отверждения, в качестве которого используется отвердитель на основе алифатических изоцианатных преполимеров на базе гексаметилендиизоцианата и изофорондиизоцианата в количестве 10-12% от массы меламиноалкидной эмали. Технический результат – увеличение срока эксплуатации, твердости, эластичности и сокращение времени сушки покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям на основе меламиноалкидных эмалей с низкой температурой отверждения и может быть использовано для окраски изделий из пластмассы, например деталей автомобиля.

Широко применяются в автомобильной промышленности серийные меламиноалкидные автоэмали и лаки типа:
– МЛ-1111 ТУ 2313-120-05011907-94,
– МЛ-1300 ТУ 6-21-05474337-200-60-95,
– МЛ-1110 ТУ 6-2100204151-128-96,
– МЛ-12 ГОСТ 2754.

При использовании указанных эмалей необходимую твердость и качество лакокрасочных покрытий обеспечивают при повышенных температурах 100-140^oС в течениe 30-40 минут. Однако в ряде областей промышленной окраски температура сушки лакокрасочных материалов не должна превышать 80-85^oС. Это касается окраски деталей автомобилей из пластмасс, так как связано с их низкой теплостойкостью, а также с ремонтной окраской кузовов или металлических крупногабаритных деталей автомобилей. Окраска пластмасс во многом отличается от окраски металла и других подложек. Возникающие проблемы обусловлены, главным образом, специфическими свойствами пластмассовых подложек и, в первую очередь, их невысокой термостойкостью. В основном это относится к термопластичным материалам – поликарбонат (ПК), полиамид (ПА), акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), полифениленоксид (ПФО), которые требуют определенного подхода к созданию рецептур лакокрасочных материалов с пониженной температурой отверждения (в пределах 70-80^oС).

Существуют различные способы и пути составления комбинаций, уменьшающие температуру и продолжительность сушки меламиноалкидных лакокрасочных материалов.

Наиболее широкое применение в серийном производстве нашли катализаторы на базе сульфокислот, моно- и дибутилфосфорных кислот, ангидридов в органическом растворителе, например малеиновый (Химическая энциклопедия, т.2, с. 1274. Изд. “Сов АНЦ”, 1990 г., г. Москва):

Его действие основано на наличии двойных связей и функциональных групп, обеспечивающих реакционную способность при взаимодействии со связующим лакокрасочного материала. Однако не обеспечиваются необходимые физико-механические свойства эмали.

Наиболее близким по технической сущности является покрытие на основе меламиноалкидных эмалей, полученное путем введения в них кислотных катализаторов, которое наносится на различные подложки с последующим отверждением лакокрасочного покрытия. Состав представляет собой смесь моно- и дибутилфосфорных кислот или на базе малеинового ангидрида (ТУ 6-00-0209714-20-92).

Покрытие имеет следующий состав: разбавители в количестве 20-50% и катализатор отверждения в количестве 2-6% компонента по отношению к массе эмали. Но оно не обеспечивает необходимое качество эмали в режиме ускорения и низкотемпературной сушки.

Известны лакокрасочные покрытия, получаемые с применением кислых катализаторов, снижающих температуру сушки (Химическая энциклопедия, т. 2, Изд. “Сов АЦН”, 1990 г., г. Москва), однако они работают в определенном интервале температур и имеют ряд недостатков, одним из которых является низкая твердость лакокрасочного покрытия, охрупчивание пленки, низкая светостойкость (пожелтение, меление), что связано с линейной структурой полимерных связей.

Технической задачей изобретения является обеспечение отверждения покрытий в более широком диапазоне температур и сокращение времени сушки, а также обеспечение хороших защитно-декоративных свойств покрытия, увеличения срока эксплуатации, твердости, эластичности.

Решение указанной задачи осуществляется за счет изменения химического состава и совместимости свойств, т.е. в предлагаемом варианте в синтетическую кузовную эмаль в качестве катализатора отверждения вводится полиизоцианатный отвердитель в количестве 10-12% от массы меламиноалкидных эмалей, в соответствии с формулой
OCN-R₁-NCO,
где R₁ – алкильная часть отвердителя,
NCO – активная группа.

Это позволяет обеспечить отверждение покрытия при температуре окружающей среды или 80-85^oС в течение 30 минут – 1 час.

Реакция меламиноалкидных смол с полиизоцианатным отвердителем происходит в результате взаимодействия очень реакционных групп
-N= С= О с функциональными группами других смол, главным образом гидроксильными, практически при любой температуре.

В результате образования поперечных связей и образования пространственно сшитой структуры, обеспечивается достижение необходимой твердости, эластичности, атмосферной стойкости этих 2-х компонентных систем.

Полиизоцианаты, используемые в 2-х компонентных системах, могут быть 2-х типов: ароматические и алифатические, однако только алифатические дают возможность получить покрытие с высокой атмосферостойкостью, что значительно превосходит покрытия других типов и предоставляет идеальную возможность для подбора оптимальных свойств лакокрасочных покрытий.

Конкретно, в испытательных работах, был применен полиизоцианатный отвердитель типа ” Изур-022В”, который представляет собой раствор полиизоцианатуретанового преполимера в органических растворителях (этилацетат, бутилацетат и их смеси с ксилолом, толуолом) и наиболее полно отвечает требованиям, необходимым для лакокрасочных материалов. Применение отвердителя в комплекте с меламиноалкидными лакокрасочными материалами позволяет обеспечить покрытию следующие свойства:
– низкая температура сушки, 80^oС и меньше,
– короткое время сушки,
– упругость, повышенная эластичность,
– повышенная прочность,
– повышенная адгезия,
– очень высокая устойчивость к растворителям,
– повышенная устойчивость к старению,
– блеск,
– химическая стойкость.

Кроме указанного отвердителя типа “Изур-022В” могут быть использованы отвердители типа “ДЕСМОДЮР” и “Рон-Пуленк”.

Приготовление эмали и ее применение проводится в следующем порядке: эмаль доводится до рабочей вязкости растворителем, далее в систему добавляется 10-12% изоцианатного отвердителя в количестве, установленном опытным путем, тщательно перемешивается и наносится на окрашенную поверхность. Полученное таким образом покрытие отверждается при 80-85^oС в течение 30-40 минут.

Для сравнительных испытаний были использованы образцы 75×150 мм, изготовленные из различных типов пластмасс. Система подготовки и окраски осуществлялась по технологии окрашивания пластмасс. Образцы обезжиривали с применением обезжиривающего состава типа КМ-1 ТУ 113-25-27-86, грунтовали акрил-уретановой 2-х компонентной грунтовкой, щлифовали верхний слой и наносили эмали типа МЛ-1111 ТУ 2313-120-05011907-94 или МЛ-1110 ТУ 6-21-00204151-128-96, которые представляют собой суспензию пигментов в растворах алкидных и меламиноформальдегидных смол и органических растворителей с добавлением специальных добавок, по двум вариантам:
1-й вариант (прототип) – с ускорителем сушки БФК-1Н ТУ 6-36-0209562-64-90, отверждение при (80-85)(С в течение 40 минут;
2-й вариант (в соответствии с изобретением) – с отвердителем “Изур-022В” ТУ 2472-25546303-4-96, отверждение при 80-85^oС, в течение 30 минут.

Внешний вид всех образцов характеризуется ровной гладкой поверхностью, без расслаивания, морщин, соответствует требованиям к окрашенным деталям. Сравнительный анализ свойств покрытий приведен в таблице.

Результаты испытаний предлагаемого покрытия показали, что оно обладает повышенной твердостью, эластичностью, бензо-, влаго- и светостойкостью, тем самым обеспечивая высокие декоративно-эксплуатационные свойства окрашенных изделий.

В настоящее время по предлагаемым лакокрасочным материалам с доработанной рецептурой для обеспечения совмещаемости свойств (грунт+эмаль) на АО “АВТОBАЗ” разработана и внедрена технология окраски всей номенклатуры поверхностно-окрашенных пластмассовых деталей автомобилей семейства ВАЗ-2110, 11,12, ВАЗ-2123, ВАЗ-2114,15, ВАЗ-2119 и другие.

Формула изобретения

Эмаль, включающая меламиноалкидную эмаль и катализатор отверждения, отличающаяся тем, что в качестве катализатора отверждения используется отвердитель на основе алифатических изоцианатных преполимеров на базе гексаметилендиизоцианата и изофорондиизоцианата в количестве 10-12% от массы меламиноалкидной эмали.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.07.2008

Извещение опубликовано: 27.06.2010 БИ: 18/2010