ВСПЕНЕННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ПОКРЫТИЯ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ПОДЛОЖКУ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТАКОЙ КОМПОЗИЦИИ ПОКРЫТИЯ
FOAMED COATING COMPOSITION AND METHOD OF DEPOSITING COATING ON SUBSTRATE USING SUCH COATING COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на подложку, в частности, древесную подложку, при использовании вспененной композиции покрытия и к вспененной композиции покрытия.
Уровень техники
- 1
На используемые на открытом воздухе деревянные субстраты, такие как мебель, навесы, изгороди и другие садовые изделия из древесины, зачастую наносят поверхностное покрытие с использованием композиций атмосферостойких покрытий в целях предотвращения или задерживания старения в результате атмосферных воздействий и улучшения внешнего вида. Для таких покрытий часто используют водные композиции покрытий, содержащие акриловые смолы в качестве связующего. Такие композиции покрытий на основе акриловой смолы обычно характеризуются низкой концентрацией смолы, обычно составляющей менее чем 20% (масс.), зачастую менее чем 10% (масс.) или даже менее чем 5% (масс.), в расчете на совокупную массу композиции покрытия. Уровень содержания совокупных твердых веществ в таких композициях покрытий также является относительно низким, часто составляющим менее, чем 25% (масс.) или даже 15% (масс.). В результате низкой концентрации смолы и твердых веществ вязкость таких композиций покрытий является относительно маленькой. Для выдерживания срока годности при хранении в банке, то есть, для сохранения любых неорганических дисперсных ингредиентов, таких как пигменты и удешевляющие добавки, в суспензии, в общем случае используют загустители. Вязкость таких композиций покрытий, характеризующихся низким уровнем содержания смолы и низким уровнем содержания твердых веществ, также при наличии загустителей, обычно составляет менее, чем 0,5 Па⋅сек, зачастую менее, чем 0,2 Па⋅сек или даже менее, чем 0,1 Па⋅сек (согласно измерению в соответствии с документом ISO 3219 при 23°С и скорости сдвига 100 сек).
Водные композиции покрытий обычно наносят на подложки в виде жидкости при использовании кисти, или при использовании валика, или в виде аэрозоля в результате распыления. Для композиций покрытий, характеризующихся маленькой вязкостью, нанесение при использовании кисти или валика обычно в результате приводит к скапыванию композиции покрытия с устройства для нанесения покрытия (кисти или валика) или с субстрата. Распылительное нанесение покрытия легко в результате приводит к избыточному распылению.
Известно нанесение водных композиций покрытий в виде пены, в частности, для композиций покрытий, характеризующихся высоким уровнем содержания твердых веществ.
В публикации US 4,376,142, например, раскрывается пенное нанесение грунтовочного покрытия для древесно-волокнистой плиты. Водную композицию покрытия, содержащую глину, поливинилацетатный латекс и пенообразователь, вспенивают и наносят в качестве грунтовочного покрытия, а после этого нагревают для схлопывания пены и высушивания покрытия. Латексные композиции покрытий из публикации US 4,376,142 характеризуются очень высоким уровнем содержания твердых веществ: обычно от 3 до 5 массовых частей латекса и от 49 до 61 массовой части глины.
В публикации US 6,528,114 раскрывается способ нанесения по существу водного и атмосферостойкого покрытия на углубленную поверхность (то есть, образованную трещинами, разрезами, отверстиями и тому подобным) древесного объекта в результате нанесения вспененной композиции покрытия на углубленные поверхности. Пена впоследствии схлопывается с образованием текучей среды, которая проникает в контактирующую поверхность древесины и герметизирует ее. Композиции покрытий из публикации US 6,528,114 могут иметь в своей основе растворитель или воду. В качестве подходящей для использования композиции покрытия на водной основе упоминается композиция покрытия, содержащая 35-45% (масс.) модифицированной алкидной смолы.
В публикации JP2014132069 раскрывается способ нанесения гладкого и однородного покрытия на поверхности древесины в результате нанесения водной композиции покрытия в виде пены. Водной композицией покрытия из публикации JP2014132069 является композиция, характеризующаяся относительно высоким уровнем содержания твердых веществ. Она содержит 20-70% (масс.) твердых веществ синтетической смолы или природных масла или жира, тиксотропную добавку и от 3 до 10% (масс.) смазки, такой как, например, сферические частицы на полиэтиленовой основе, порошкообразный силикон, полимерные порошки или воска. Композиция покрытия может, кроме того, содержать цветные пигменты (вплоть до 20% (масс.)) и 10-70% (масс.) неорганической удешевляющей добавки. Приведенные в качестве примера композиции покрытий характеризуются уровнями содержания твердого вещества в диапазоне от 50 до 70% (масс.) и являются композициями либо покрытий на основе алкидной смолы, либо покрытий, относящихся к типу штукатурки на основе акриловой смолы, содержащими большие количества неорганических удешевляющих добавок.
Для водных композиций покрытий, характеризующихся низким уровнем содержания твердого вещества, таких как обычно использующиеся для декорирования внешних поверхностей древесины, таких как в случае навесов, изгородей и других садовых изделий из древесины, и придания им атмосферостойкости, имеет место потребность в более удобном способе нанесения, в том числе и для неопытного маляра, который в результате приводит к получению высушенного покрытия, имеющего приемлемый внешний вид.
Сущность изобретения
Как теперь было установлено, водные композиции декоративных покрытий на основе акриловых смол, характеризующиеся относительно низкой концентрацией смолы и относительно низким уровнем содержания твердых веществ, могут быть нанесены на подложку в виде пены. В результате тщательного выбора количества смолы, твердых веществ и загустителя в такой композиции покрытия может быть получена пена, которая является достаточно стабильной для удобного нанесения. Пена может быть нанесена на вертикально расположенную поверхность без проявления неприемлемых образования потеков и скапывания влажного слоя покрытия. Помимо этого, получают гомогенное невспененное высушенное покрытие, имеющее приемлемый внешний вид и не включающее видимых газовых пузырьков.
В соответствии с этим, в одном первом аспекте изобретение относится к способу нанесения покрытия на подложку, включающему:
а) получение жидкой водной композиции покрытия, при этом композиция содержит акриловую смолу в качестве связующего, одно или несколько поверхностно-активных веществ, коалесцирующий растворитель и загуститель;
b) вспенивание жидкой водной композиции покрытия для получения вспененной композиции покрытия;
с) нанесение слоя вспененной композиции покрытия на подложку; и
d) обеспечение улетучивания газа из слоя вспененной композиции покрытия и обеспечение высушивания композиции покрытия для получения гомогенного невспененного высушенного покрытия,
где жидкая водная композиция покрытия, полученная на стадии а), содержит акриловую смолу с концентрацией в диапазоне от 1 до 20% (масс.), содержит загуститель с концентрацией в диапазоне от 0,05 до 2,0% (масс.) и характеризуется уровнем содержания твердых веществ, составляющим, самое большее, 25% (масс.), при расчете на совокупную массу жидкой водной композиции покрытия.
В одном втором аспекте изобретение относится к вспененной водной композиции покрытия, получаемой в соответствии с указанием прежде в настоящем документе на стадиях а) и b).
Подробное описание изобретения
Способом, соответствующим изобретению, является способ нанесения покрытия на подложку, включающий: а) получение жидкой водной композиции покрытия; b) вспенивание такой жидкой композиции покрытия для получения вспененной композиции покрытия; и с) нанесение слоя вспененной композиции покрытия на подложку.
Жидкая водная композиция покрытия, полученная на стадии а), содержит акриловую смолу в качестве связующего, одно или несколько поверхностно-активных веществ, коалесцирующий растворитель и загуститель.
Жидкая водная композиция покрытия может быть прозрачной или непрозрачной композицией покрытия. Она может быть окрашенной или неокрашенной композицией покрытия. Она может представлять собой, например, краску, протраву для древесины или лак. Предпочтительно жидкая композиция покрытия представляет собой протраву для древесины. Как это было установлено, способ, соответствующий изобретению, будет в особенности выгодным в случае жидкой композиции покрытия в виде протравы для древесины, и вспененную протраву наносят на стадии с) в виде единственного слоя пены на древесную подложку. После этого способ в результате приводит к получению высушенного покрытия, характеризующегося хорошим внешним видом и приемлемой интенсивностью окраски.
Ссылка в настоящем документе на акриловую смолу относится к пленкообразующему акриловому полимеру. Такой полимер получают из моноэтиленненасыщенных мономеров, обычно в результате проведения эмульсионной полимеризации. Существуют три группы акриловых полимеров, известных под разговорными наименованиями «акриловые материалы», «винильные материалы» или «стирольные материалы». «Акриловые материалы» обычно представляют собой сополимеры, по меньшей мере, двух алкиловых сложных эфиров одной или нескольких моноэтиленненасыщенных карбоновых кислот, например, сополимер метилметакрилата/бутилакрилата, в то время как «винильные материалы» обычно включают сополимеры моновинилового сложного эфира насыщенной карбоновой кислоты, такого как винилацетат, и, по меньшей мере, одного представителя из либо акрилового мономера, либо другого моновинилового сложного эфира, зачастую винилового сложного эфира карбоновой кислоты, содержащей от 10 до 12 атомов углерода. «Стирольные материалы» представляют собой сополимеры, включающие стирол или подобный моновинилароматический мономер совместно с сополимеризуемым мономером, который обычно представляет собой акриловое соединение.
Жидкая композиция покрытия может содержать любую акриловую смолу, известную своей пригодностью для использования в качестве пленкообразующей смолы в композициях покрытий.
Жидкая водная композиция покрытия содержит акриловую смолу с концентрацией в диапазоне от 1 до 20% (масс.) при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия, предпочтительно от 2 до 15% (масс.), более предпочтительно от 3 до 12% (масс.). В особенности предпочтительной является концентрация акриловой смолы в диапазоне от 4 до 8% (масс.), поскольку она объединяет достаточную степень образования покрытия с уменьшенным риском закупоривания фильтров или отверстий во время стадии вспенивания b).
Жидкая композиция покрытия содержит одно или несколько поверхностно-активных веществ, которые исполняют функцию пенообразователя, для того, чтобы на стадии b) могла бы быть получена достаточно стабильная пена. В качестве поверхностно-активного вещества могут быть использованы любые амфифильные соединения, известные своей способностью уменьшать поверхностное натяжение воды, в том числе анионные, катионные и неионные поверхностно-активные вещества. Примеры подходящих для использования поверхностно-активных веществ включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: сульфаты, этоксилаты, фосфаты, фосфонаты и амины, такие как этоксилаты жирнокислотных амидов, алкилэтоксилаты, алкилфенолэтоксилаты, этоксилированные фосфатированные спирты или амины. Одно или несколько поверхностно-активных веществ могут присутствовать в жидкой водной композиции покрытия как таковые, то есть, в результате добавления поверхностно-активного вещества (веществ) в качестве отдельного ингредиента во время изготовления жидкой композиции покрытия, получаемой на стадии а), или могут присутствовать в водной композиции покрытия в качестве части одного или нескольких других ингредиентов, таких как эмульсия акриловой смолы или пигментная дисперсия. Жидкая композиция покрытия может содержать одно или несколько поверхностно-активных веществ в любых подходящих для использования количествах, предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 10% (масс.), более предпочтительно от 0,02 до 5% (масс.), еще более предпочтительно от 0,05 до 2% (масс.), при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия.
Предпочтительно жидкая композиция покрытия является по существу свободной от соединений, которые известны своим исполнением функции противовспенивателя, таких как, например, нерастворимые масла, полидиметилсилоксаны и другие силиконы. Ссылка в настоящем документе на термин «по существу свободный от» относится к концентрации, составляющей менее, чем 0,01% (масс.), предпочтительно менее, чем 0,005% (масс.). Как это должно быть понятно, незначительные количества противовспенивателя могут быть введены в жидкую композицию покрытия совместно с другими ингредиентами жидкой композиции покрытия, такими как эмульсия смолы или пигментная паста, обычно в количестве, составляющем менее, чем 0,01% (масс.), предпочтительно менее, чем 0,005% (масс.).
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
Жидкая композиция покрытия, полученная на стадии а), содержит коалесцирующий растворитель. Как это было установлено, включение коалесцирующего растворителя в жидкую композицию покрытия в результате приводит к получению более стабильной пены и более равномерного распределения воздушных полостей в пене в сопоставлении в тем, что имеет место для пен, полученных из жидких композиций покрытий при отсутствии коалесцирующего растворителя. Может быть применен любой коалесцирующий растворитель, подходящий для использования в водных композициях покрытий, содержащих акриловую смолу в качестве связующего. Такие коалесцирующие растворители хорошо известны на современном уровне техники и являются доступными на коммерческих условиях. Подходящие для использования коалесцирующие растворители включают гликолевые простые эфиры, смеси из гликолевых простых эфиров и спиртов, сложные эфиры двухосновных кислот, неполные сложные эфиры многоатомных спиртов. Примеры подходящих для использования доступных на коммерческих условиях коалесцирующих растворителей включают продукты Lusolvan FBH (диизобутиловый сложный эфир смеси из дикарбоновых кислот), Lusolvan РР (диизобутиловый сложный эфир смеси из дикарбоновых кислот), Loxanol EFC 300 (линейный сложный эфир), Buty Carbitol, бутилцеллозольв, продукты Dowanol EPh (этиленгликольфениловый простой эфир), Dowanol РPh (пропиленгликольфениловый простой эфир), Dowanol ТPnB (трипропиленгликоль-н-бутиловый простой эфир), Dowanol DPnB, DBE-9 (смесь из очищенных диметилглутарата и диметилсукцината), растворитель Eastman DB, продукты Eastman ЕB (этиленгликольмонобутиловый простой эфир), Texanol (2,2,4-триметил-1,3-пентандиолмоноизобутират), Dapro FX 511, Velate 262, Arcosolve DPNB, Arcosolve TPnB.
Жидкая композиция покрытия предпочтительно содержит коалесцирующий растворитель в количестве в диапазоне от 0,1 до 3,0% (масс.), более предпочтительно от 0,2 до 1,0% (масс.), при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия.
Композиция покрытия может, кроме того, содержать любые подходящие для использования красители или цветные пигменты, неорганические удешевляющие добавки и такие добавки, как биоциды и выравниватели. Количество неорганических твердых веществ высокой плотности, таких как неорганические белые или цветные пигменты и неорганические удешевляющие добавки, такие как карбонат кальция, мел или глины, предпочтительно является ограниченным. Предпочтительно концентрация неорганических твердых веществ в композиции покрытия, обычно неорганических цветных пигментов и неорганических удешевляющих добавок, составляет, самое большее, 10% (масс.), более предпочтительно, самое большее, 5% (масс.), при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия. Большое количество таких твердых веществ высокой плотности в результате приводило бы к получению относительно высокой плотности жидкой композиции покрытия и, тем самым, к получению вспененной композиции покрытия, которая подвержена так называемому «образованию потеков» при нанесении на вертикальную поверхность, то есть, стеканию с поверхности до истечения для покрытия периода времени, обеспечивающего его высушивание, достаточное для утраты им текучести. Предпочтительно жидкая композиция покрытия имеет плотность, составляющую, самое большее, 1,2 кг/литр.
Уровень содержания совокупных твердых веществ, обычно представляющий собой сумму количеств смолы и неорганических твердых веществ, в жидкой композиции покрытия составляет менее, чем 25% (масс.), предпочтительно менее, чем 20% (масс.), еще более предпочтительно менее, чем 15% (масс.), при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия. Что касается протрав для древесины, то уровень содержания твердых веществ в композиции покрытия предпочтительно находится в диапазоне от 6 до 12% (масс.). Предпочтительно композиция покрытия содержит, по меньшей мере, 75% (масс.) воды, более предпочтительно, по меньшей мере, 80% (масс.) воды. Как это было установлено, высокий уровень содержания воды в жидкой композиции покрытия в результате приводит к получению улучшенного внешнего вида высушенного покрытия. Как это представляется, вследствие относительно большого количества воды, выпариваемого во время высушивания покрытия, ячейки пены схлопывались перед получением полностью высушенного покрытия, и получается невспененное высушенное покрытие.
Вследствие своего низкого уровня содержания твердых веществ вязкость жидкой композиции покрытия, полученной на стадии а), то есть, невспененной композиции покрытия, обычно является маленькой. Жидкая композиция покрытия содержит загуститель. Такой загуститель обеспечивает для жидкой композиции покрытия достижение срока годности при хранении в банке, то есть, позволяет избежать осаждения дисперсных твердых веществ, таких как пигменты или удешевляющие добавки, в банке. Как это было установлено, в результате тщательного контролируемого регулирования количества и типа загустителя получают пену, которая, с одной стороны, является достаточно стабильной для избегания скапывания жидкости из пены, нанесенной на вертикально расположенную поверхность, а, с другой стороны, не является чрезмерно стабильной. Чрезмерно стабильная пена может привести к получению неприемлемого образования потеков пены при нанесении на вертикально расположенную поверхность. Жидкая композиция покрытия содержит в диапазоне от 0,05 до 2,0% (масс.) загустителя, предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 1,5% (масс.), более предпочтительно от 0,2 до 1,0% (масс.). В особенности предпочтительным является количество загустителя в диапазоне от 0,3 до 0,8% (масс.), поскольку оно в результате приводит к получению пены, которая может быть нанесена на вертикально расположенные гладкие поверхности при отсутствии образования потеков или скапывания.
Загуститель может быть любым загустителем, известным своим использованием в композициях покрытий, таких как краски и протравы для древесины. Такие загустители включают глины, модифицирующие реологию, и неассоциирующиеся и ассоциирующиеся органические загустители.
Неассоциирующиеся загустители являются растворимыми в воде (или, по меньшей мере, набухаемыми в воде) полимерами, которые увеличивают вязкость в основном в результате перекрывания и/или переплетения их полимерных цепей и/или в результате занятия ими большого объема свободного пространства в композиции покрытия. Данные эффекты промотируются молекулярной массой, жесткостью и прямизной их полимерных цепей. Ассоциирующиеся загустители также являются растворимыми в воде (или, по меньшей мере, набухаемыми в воде) полимерами. Они имеют химически присоединенные гидрофобные группы, которые способны самоассоциироваться с образованием мицеллоподобных сборных структур, а также неспецифически адсорбироваться на всех имеющихся коллоидальных поверхностях. Данное поведение подобно поведению обычных поверхностно-активных веществ. Это в результате приводит к получению нестационарной сетки из полимерных цепей, что увеличивает для композиций покрытий вязкость по Брукфильду. Примерами неассоциирующихся органических загустителей являются длинно-, средне- или коротко-цепочечные простые эфиры целлюлозы, известные под наименованием «целлюлозных материалов», которые содержат прямые и жесткие полимерные основные цепи, образующие целлюлозные материалы, исключительно эффективные с точки зрения увеличения вязкости водных систем. Примеры целлюлозных материалов включают гидроксиэтилцеллюлозу, метилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу и этилгидроксиэтилцеллюлозу.
Ассоциирующиеся загустители нашли себе обширное коммерческое применение в водных композициях покрытий. Может быть проведено различие между различными типами. Один первый тип представляет собой гидрофобно модифицированную растворимую в щелочи эмульсию или тип «HASE». Коммерческие примеры загустителей, относящихся к типу HASE, содержат гидрофобные основные цепи, содержащие соли полимеризованных или сополимеризованных ненасыщенных карбоновых кислот или ангидридов карбоновых кислот, таких как акриловые или метакриловые кислоты или малеиновый ангидрид. Гидрофильные фрагменты, такие как полиалкиленгликоли (например, полиэтиленгликоль), присоединяются к гидрофильным основным цепям, а к гидрофильным фрагментам, в свою очередь, присоединяются гидрофобные группы. Во время использования растворы данных загустителей, относящихся к типу HASE, добавляют в виде свободно текущих жидкостей к композиции покрытия при нейтральном или слегка кислотном значении рН. После этого увеличение вязкости по Брукфильду обуславливается увеличением значения рН до умеренно щелочных условий, в результате чего образуются карбоксилатные анионы.
Один второй тип ассоциирующегося загустителя представляет собой гидрофобно модифицированную гидроксиалкиловый (в особенности -этиловый) целлюлозный материал или тип «НМНЕС», обычно получаемый в результате присоединения длинно-цепочечных алкилэпоксидов к гидроксиалкилцеллюлозам, относящимся к типу, использующемуся в качестве неассоциирующихся загустителей.
Один третий тип ассоциирующегося загустителя представляет собой тип «HEUR» блочного/конденсационного сополимера (гидрофобно модифицированные этоксилатуретановые загустители), содержащий гидрофильные блоки и гидрофобные блоки, обычно оканчивающиеся гидрофобными группами. Наличие гидрофильных блоков может быть обеспечено полиалкиленоксидными (в особенности полиэтиленоксидными) фрагментами, имеющими относительно низкую молекулярную массу, составляющую, скажем, менее, чем 10000 Да, предпочтительно находящуюся в диапазоне от 3400 до 8000 Да. Гидрофильные блоки конденсируются, например, с гидрофобными уретанобразующими диизоцианатами, такими как толуолдиизоцианат.
Один четвертый тип ассоциирующегося загустителя является типом гидрофобно модифицированного полиакриламида, в который включаются гидрофобные группы в качестве свободно-радикальных сополимеров с N-алкилакриламидами. Они являются наиболее подходящими для использования в кислотных композициях покрытий.
В действительности, существует и один пятый тип ассоциирующегося загустителя, который представляет собой гидрофобно модифицированную этоксилатуретановую набухаемую в щелочи эмульсию или тип «HEURASE». Данный тип объединяет функциональность типов HASE и HEUR.
Жидкая композиция покрытия предпочтительно содержит ассоциирующийся загуститель. Более предпочтительно загустителем является ассоциирующийся загуститель, относящийся к типу HASE, типу HEUR или типу HEURASE или комбинации из двух и более их представителей.
- 1
Вязкость жидкой композиции покрытия предпочтительно находится в диапазоне от 0,003 до 0,3 Па⋅сек, более предпочтительно от 0,005 до 0,2 Па⋅сек, еще более предпочтительно от 0,01 до 0,1 Па•сек. Как это представляется без желания связывать себя какой-либо теорией, в результате контролируемого регулирования концентрации смолы, уровня содержания твердых веществ и количества и типа загустителя таким образом, чтобы жидкая композиция покрытия характеризовалась бы вязкостью в определенных диапазонах, еще более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 0,05 Па⋅сек, получают пену, которая является в особенности хорошо подходящей для использования при нанесении на вертикально расположенные поверхности и приводит к получению высушенного покрытия, имеющего хороший внешний вид. Ссылка в настоящем документе на вязкость относится к вязкости согласно определению в соответствии с документом ISO 3219 при 23°С и скорости сдвига 100 сек.
В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления изобретения жидкая композиция покрытия представляет собой протраву для древесины, характеризующуюся уровнем содержания смолы в диапазоне от 4 до 8% (масс.), уровнем содержания твердых веществ в диапазоне от 6 до 12% (масс.), концентрацией загустителя в диапазоне от 0,2 до 1,0% (масс.), где загустителем является ассоциирующийся загуститель. Все концентрации получают при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия.
На стадии b) способа изобретения жидкую композицию покрытия, полученную на стадии а), вспенивают для получения вспененной композиции покрытия. Это может быть осуществлено любым подходящим для использования образом, например, в результате продувания воздуха или другого подходящего для использования газа через жидкую композицию покрытия. Для тонкого диспергирования газа через жидкую композицию могут быть использованы сетки или другие средства, имеющие отверстия. Для создания пены могут быть использованы пропелленты. Предпочтительно вспенивание на стадии b) включает расширение объема водной жидкой композиции покрытия до объема в диапазоне от 2-х- до 50-тикратного превышения объема жидкой композиции покрытия, полученной на стадии а), более предпочтительно от 4-х- до 25-тикратного превышения.
На стадии с) слой вспененной композиции покрытия наносят на подложку. Впоследствии газу дают возможность улетучиться из вспененного слоя, а композиции покрытия дают возможность высушиваться таким образом, чтобы было бы получено гомогенное невспененное высушенное покрытие. Как это было установлено, газ легко улетучивается из композиции покрытия, содержащей акриловую смолу, загуститель, совокупные твердые вещества в указанных диапазонах. Газ будет улетучиваться перед получением высушенного покрытия в результате выпаривания воды и коалесценции акрилового связующего полимера. Таким образом, получают гомогенное невспененное высушенное покрытие. Ссылка в настоящем документе на гомогенное высушенное покрытие относится к высушенному покрытию при отсутствии видимых пузырьков газа. Как это должно быть понятно, в целях обеспечения улетучивания газа из слоя вспененной композиции покрытия перед получением высушенного покрытия композиция покрытия не должна содержать соединения, которые образуют фиксированную структуру пены, такие как реакционно-способные отверждающие добавки, подобные, например, изоцианатам. Такие реакционно-способные отверждающие добавки образуют отвержденную полимерную структуру при реакции с другим соединением таким образом, как в случае реакции между изоцианатом и полигидроксидным соединением.
Предпочтительно композиция покрытия является по существу свободной от каких-либо связующего полимера или предшественника связующего полимера, отличного от акриловой смолы. Ссылка в настоящем документе на композицию, по существу свободную от соединения, относится к композиции, содержащей менее, чем 1% (масс.), предпочтительно менее, чем 0,5% (масс.), более предпочтительно менее, чем 0,1% (масс.), такого соединения при расчете на совокупную массу жидкой композиции покрытия.
Термины «смола» и «связующий полимер» в настоящем документе используются взаимозаменяемым образом.
Способ, соответствующий изобретению, является в особенности хорошо подходящим для использования при нанесении покрытия на вертикально расположенную поверхность. В результате нанесения покрытия в виде пены на вертикально расположенную поверхность могут быть нанесены композиции покрытий, имеющие маленькую вязкость, при одновременном избегании скапывания композиции покрытия.
Подложка может быть образована из любого подходящего для использования материала, такого как в случае подложки из древесины, бумаги, штукатурки, бетона, полимера или металла. Подложка может иметь гладкую или шероховатую поверхность. Предпочтительно подложкой является древесная подложка.
Изобретение, кроме того, относится к вспененной водной композиции покрытия, получаемой при использовании стадий а) и b) в соответствии с описанием изобретения, представленным выше в настоящем документе.
Примеры
Изобретение, кроме того, проиллюстрировано при использовании следующих далее неограничивающих примеров.
Получение жидких протрав для древесины
При получении жидких протрав для древесины использовали следующие далее ингредиенты.
- Primal AC337
Эмульгированная акриловая смола («акриловый материал») на основе мономерных метилметакрилата, бутилметакрилата и 2-этилгексилакрилата.
- Акриловая смола № 2
Эмульгированная акриловая смола («винильный материал») на основе мономерных винилацетата, бутилакрилата и акриловой кислоты.
TM
- Texanol
Коалесцирующий растворитель на основе неполного сложного эфира многоатомного спирта (2,2,4-триметил-1,3-пентандиолмоноизобутирата).
- Timbasol oxide red
2
3
Окрашивающее вещество для древесины, использующее оксид железа (FeO) в качестве цветного пигмента (C. I. pigment red 101): пигментная дисперсия, содержащая 65% пигмента и 3,75% (масс.) анионного поверхностно-активного вещества.
TM
- Acrysol TT-615: загуститель HASE
TM
- Acrysol RM-12W: загуститель HEUR
Получали шесть различных жидких водных протрав для древесины в результате смешивания эмульсии акриловой смолы с коалесцирующим растворителем, загустителем, пигментной пастой, которая включает поверхностно-активное вещество, и водой. Значение рН доводят до 8,0-8,5 при использовании аммиачного раствора. Таблица 1 приводит состав шести полученных жидких протрав для древесины (все ингредиенты в % (масс.) при расчете на совокупную массу жидкой протравы для древесины). Уровень массового процентного содержания акриловой смолы приводится в виде % (масс.) твердой смолы при расчете на совокупную массу жидкой протравы для древесины.
Получение пен
Пены получали из различных жидких протрав для древесины. Пены получали в результате прокачивания жидкой протравы для древесины (30 грамм/минута) и воздуха (1,5 л/минута) через трубку (диаметр 0,5 см) и выгрузки получающейся в результате смеси жидкость/воздух из трубки через две сетки, расположенные с расстоянием 1,5 см друг от друга, (сначала через сетку с шириной отверстия 160 мкм; после этого через сетку с шириной отверстия 70 мкм).
Определяли соотношение пена-жидкость (объем пены в сопоставлении с объемом жидкой композиции покрытия) и стабильность пены (уменьшение уровня процентного содержания пены в течение 5 минут и уровень процентного содержания жидкости, истекшей из пены в течение 5 минут).
Нанесение пенного слоя на подложку из древесины
Таким образом полученные пены наносили на вертикально расположенные поверхности из древесины (сосны) при использовании устройства для нанесения пленочного покрытия с подстраиваемым зазором таким образом, чтобы мог бы быть нанесен влажный слой заданной толщины. Для всех пен наносили влажные слои, имеющие толщину 1000 мкм, 2000 мкм и 3000 мкм, как на шероховатую (после распиливания), так и на гладкую (после строгания) поверхность сосновой древесины. Покрытиям давали возможность высушиваться при комнатной температуре. Внешний вид высушенных покрытий определяли в результате визуального осмотра по истечении 24 часов после нанесения. В результате визуального осмотра определяли степень образования потеков и скапывания для влажного слоя покрытия.
Результаты
Таблица 1 демонстрирует вязкость жидких протрав для древесины, характеристики пены для пен, полученных из различных протрав для древесины, поведение в отношении образования потеков и скапывания для влажных слоев пены, нанесенных на вертикально расположенные шероховатые и гладкие поверхности древесины, и внешний вид высушенных покрытий.
Что касается влажных слоев пены для пен, полученных при использовании протрав для древесины, содержащих 4% (масс.) смолы, пена исчезала в течение 30 минут после нанесения. Для пены, полученной при использовании протравы для древесины, содержащей 12% (масс.) смолы, (протравы для древесины 1) пена исчезала в течение 2 часов после нанесения.
Результаты в таблице 1 демонстрируют получение пен, которые могут быть нанесены при отсутствии образования потеков и скапывания на вертикально расположенные поверхности.
Таблица 1. Композиции протрав для древесины, характеристики пен и покрытий для пен и покрытий, полученных из таких протрав для древесины.
1
2
3
4
5
6
Ингредиент (% (масс.))
Акриловая смола
Primal AC337
12
Акриловая смола
Акриловая смола № 2
4
4
4
4
4
Загуститель HASE
Acrysol TT-615
0,5
0,6
1,0
0,5
Загуститель HEUR
Acrysol RМ-12W
0,75
1,5
Коалесцирующий растворитель
Texanol
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
-
Пигментная дисперсия
Timbasol oxide red
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Вязкость <sup>а</sup> (сПз)
26
18
156
< 10
16
Характеристики пены и покрытия
Соотношение пена/жидкость
13
13
4
23
16
<sup>b</sup>
Уменьшение количества пены (% (об./об.))
28
54
0
50
23
Истекшая жидкость (% (об./об.))
46
94
0
83
72
Образование потеков на гладкой поверхности <sup>с</sup>
Отсутствие образования потеков
3000 мкм
< 1000 мкм
Отсутствие образования потеков
3000 мкм
Скапывание на гладкой поверхности <sup>с</sup>
3000 мкм
1000 мкм
< 1000 мкм
2000 мкм
1000 мкм
Внешний вид на гладкой поверхности
+ вплоть до 1000 мкм-от 2000 мкм
+
+
+
+
Образование потеков на шероховатой поверхности <sup>с</sup>
Отсутствие образования потеков
3000 мкм
3000 мкм
Отсутствие образования потеков
Отсутствие образования потеков
Скапывание на шероховатой поверхности <sup>с</sup>
Отсутствие скапывания
2000 мкм
2000 мкм
Отсутствие скапывания
Отсутствие скапывания
Внешний вид на шероховатой поверхности
-
+
+
+
+
а
Вязкость по Брукфильду, определенная при 23°С при использовании шпинделя № 2 при скорости 100 об./мин.
b
Какой-либо перерабатываемой пены не получали.
с
Толщина влажного слоя (в мкм), при которой начинали иметь место образование потеков или скапывание. При ненаблюдении образования потеков или скапывания при толщине влажного слоя 3000 мкм до исчезновения пены на это указывают обозначения «отсутствие потеков» или «отсутствие скапывания».
Внешний вид:+равномерный внешний вид, отсутствие пузырьков после высушивания; -неравномерный внешний вид, наличие пузырьков после высушивания.