DE19942993A1 - Process for producing a wood coating agent - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Überzugsmittels für die Beschichtung von Holz mit speziellen wetter- und lichtschützenden Eigenschaften. Anwen dungsgebiet ist die Beschichtung von Holzfassaden, Fenstern, Türen, Holzverkleidungen und dergleichen.The invention relates to a method for producing a transparent coating agent for the coating of wood with special weather and light-protecting properties. Applications area of application is the coating of wooden facades, windows, Doors, wood paneling and the like.
Werden zum Schutz von Holz lasierende oder farblose Beschichtun gen angewendet, führt energiereiche Strahlung aus dem Sonnen spektrum zu Abbaureaktionen im Lackfilm. Aber auch das Lignin in der darunterliegenden Holzoberfläche wird zerstört und führt in Kombination mit Feuchte zum Ablösen des farblosen Lackfilmes.Are used to protect wood with glazing or colorless coatings applied, leads to high-energy radiation from the sun spectrum of degradation reactions in the paint film. But also the lignin in the underlying wooden surface is destroyed and leads to Combination with moisture to remove the colorless paint film.
In der Patentschrift US 5,338,613 werden photopolymerisierbare Polyurethanacrylate für wetterbeständige Beschichtungen be schrieben. Zur Lichtstabilisierung werden dem Lack organische UV-Absorber und Pigmente zugegeben. Die organischen UV-Absorber absorbieren zwar die photonische Energie, sie haben aber den Nachteil, daß ihre Wirksamkeit im Laufe der Zeit abnimmt und somit die absorbierte Lichtenergie an das Gitter des Polymerbin ders weitergeben und auf diese Weise langfristig zu einem lichtinduzierten Abbau des Polymers führt. Weiterhin sind Pig mente enthaltende Lackformulierungen für Holzanstriche weniger gut geeignet, da sie zum einen die Holzmaserung verdecken und zum anderen nach einer Anwendung länger als 5 Jahre zum Abblät tern neigen.US Pat. No. 5,338,613 describes photopolymerizable Polyurethane acrylates for weather-resistant coatings wrote. The paint is organic to stabilize the light UV absorber and pigments added. The organic UV absorbers absorb the photonic energy, but they have that Disadvantage that their effectiveness decreases over time and hence the absorbed light energy to the lattice of the polymer bin pass it on and in this way become one in the long term leads to light-induced degradation of the polymer. Pig less containing paint formulations for wood coatings well suited because they cover the wood grain and on the other hand, after an application for more than 5 years to flake tend.
In der US 5,840,788 sind Urethan-Beschichtungen für Golfbälle beansprucht. Die dabei verwendeten Aufheller sind nicht lang zeit-photostabil. Ihre Strahlungsumwandlungseffizienz ist nicht ausreichend. Diese Beschichtungen sind für einen ausreichenden Holzschutz ebenfalls nicht geeignet. Insbesondere beachten die bisherigen erfinderischen Lösungen nicht, daß Holz auch durch Strahlung im blauen Spektralbereich abgebaut wird.In US 5,840,788 are urethane coatings for golf balls claimed. The brighteners used are not long time-photostable. Your radiation conversion efficiency is not sufficient. These coatings are sufficient for a Wood protection is also unsuitable. Pay particular attention to the previous inventive solutions not that wood also through Radiation in the blue spectral range is reduced.
Als eine Alternative werden nano-Metalloxide in der Patent schrift 5,817,160 beschrieben, wie z. B. TiO2, die die Eigenschaf ten besitzen, UV-Licht zu absorbieren, im sichtbaren Licht je doch transparent zu sein. Diese Technik des UV-Schutzes hat den Vorteil, daß sich die nano-Metalloxide im Gegensatz zu den orga nischen UV-Absorbern nicht verbrauchen. Der Nachteil hier bei Klarlacken ist der unzureichende Schutz von UV-Licht des Spek tralbereichs von 400 bis 440 nm, was nur einen unzureichenden Schutz für das Holz gewährt.As an alternative, nano-metal oxides are described in the patent 5,817,160, e.g. B. TiO 2 , which have the properties th to absorb UV light, but to be transparent in visible light. This technique of UV protection has the advantage that the nano-metal oxides, in contrast to the organic UV absorbers, do not consume. The disadvantage here with clear coats is the insufficient protection of UV light in the spectral range from 400 to 440 nm, which only provides insufficient protection for the wood.
Eine andere Schutzmaßnahme gegen die schädigende UV-Strahlung ist die UV-Abschirmung. Das Wirkprinzip dieser Methode ist die komplette Abschirmung der UV-Strahlung durch Zusatz von UV-ab sorbierenden Eisenoxidpigmenten. Diese Eisenoxidpigmente weisen aber den entscheidenden Nachteil von farbgebenden und deckenden Eigenschaften auf, so daß sie zur Herstellung farbloser Überzüge nicht geeignet sind. Im Gegensatz zu den UV-Absorbern und Licht schutzmitteln lassen sich Überzüge, die Eisenoxid enthalten, nur schwer mit UV-Licht vernetzen. Sie neigen außerdem, wie schon erwähnt, nach nur wenigen Jahren zum Abblättern des Lackfilms und Auskreiden des Pigmentes. Another protective measure against harmful UV radiation is the UV shield. The principle of operation of this method is complete shielding of UV radiation by adding UV-ab sorbing iron oxide pigments. These iron oxide pigments exhibit but the decisive disadvantage of color and opaque Properties so that they can be used to produce colorless coatings are not suitable. In contrast to the UV absorbers and light coatings containing iron oxide can only be protected difficult to network with UV light. They also tend, as they do mentioned after only a few years to peel off the paint film and chalking the pigment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsver fahren für ein weitgehend witterungs- und UV-stabiles Holz-Über zugsmittel zur Verfügung zu stellen.The invention has for its object a manufacturing ver drive for a largely weather and UV stable wood over to provide traction means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Überzugsmittels für die Be schichtung von Holz, bei dem ein Bindemittel aus der Gruppe der physikalisch trocknenden Acrylatharze oder strahlenvernetzenden Acrylatharze ausgewählt und dann mit zumindest einem hocheffi zienten und lichtstabilen Laserfarbstoff dotiert wird, der in Form von 0,1-5,0 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung in dem Bindemittel molekular dispers gelöst wird und den UV-An teil des UV-Lichtes sowie spektrale Lichtanteile im Wellenlän genbereich zwischen 280 nm und 500 nm vollständig oder selektiv absorbiert und mit einer Konversionseffizienz von ≧ 30% in län gerwellige, die Holzsubstrate und das Bindemittel nicht schädi gende Strahlung umwandelt, wobei zumindest ein Photoinitiator, Hilfsstoffe und gegebenenfalls Lösemittel beigemischt werden.According to the invention, this object is achieved by a method for the production of a transparent coating agent for the Be Layering of wood in which a binder from the group of physically drying acrylic resins or radiation-crosslinking Acrylate resins selected and then with at least one highly effi cient and light-stable laser dye is doped in Form of 0.1-5.0 wt .-% based on the total composition is dissolved in the binder in a molecularly disperse manner and the UV-An part of the UV light and spectral light components in the wavelength completely or selectively between 280 nm and 500 nm absorbed and with a conversion efficiency of ≧ 30% in län corrugated, the wood substrates and the binding agent do not damage converts radiation, with at least one photoinitiator, Auxiliaries and any solvents are added.
Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn als Photoinitiator Me thylbenzoylformat, Irgacure 184, Irgacure 819 oder P37 (Benzo phenonderivat) allein oder in Kombination eingesetzt werden, wobei auch andere Photoinitiatoren denkbar sind. Dabei können als Acrylatharze UV-vernetzende Polyurethanacrylate verwendet werden.According to the invention, it is expedient if Me thylbenzoylformat, Irgacure 184, Irgacure 819 or P37 (Benzo phenone derivative) can be used alone or in combination, other photoinitiators are also conceivable. You can UV-curing polyurethane acrylates used as acrylic resins become.
Eine auf einem anderen Bindemittel basierende erfindungsgemäße Alternativlösung ist ein Verfahren zur Herstellung eines trans parenten Überzugsmittels für die Beschichtung von Holz, bei dem ein Bindemittel aus der Gruppe mittel- bis langöliger Alkydhar ze auf Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle ausgewählt und dann mit zumindest einem hocheffizienten und lichtstabilen Laserfarbstoff dotiert wird, der in Form von 0,1- 5,0 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung in dem Binde mittel molekular dispers gelöst wird und den UV-Anteil des UV- Lichtes sowie spektrale Lichtanteile im Wellenlängenbereich zwi schen 280 nm und 500 nm vollständig oder selektiv absorbiert und mit einer Konversionseffizienz von ≧ 30% in längerwellige, die Holzsubstrate und das Bindemittel nicht schädigende Strahlung umwandelt, wobei Hilfsstoffe und gegebenenfalls Lösemittel bei gemischt werden.An inventive one based on another binder An alternative solution is a method for producing a trans Parent coating agent for the coating of wood, in which a binder from the group of medium to long oil alkydhar ze based on drying fatty acids and / or drying oils selected and then with at least one highly efficient and light-stable laser dye is doped in the form of 0.1 5.0% by weight based on the total composition in the napkin medium molecularly dispersed and the UV portion of the UV Light and spectral light components in the wavelength range between 280 nm and 500 nm completely or selectively absorbed and with a conversion efficiency of ≧ 30% in longer-wave ones Wood substrates and the radiation do not damage the binding agent converts, with auxiliaries and optionally solvents be mixed.
Die erfindungsgemäße Beschichtung übt gegenüber dem Holzsubstrat auch im blauen Spektralbereich einen hohen Lichtschutz aus und ist lichtstabil. Die erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme kön nen durch die wirtschaftliche Technik der Strahlenhärtung (z. B. durch UV-Strahlung) vernetzt werden. Darüberhinaus sind die Be schichtungen transparent, so daß die Holzmaserung voll zur Wir kung kommen kann und nicht durch Pigmente verdeckt wird. Die Herstellungstechnologie der Schichten ist ökonomisch effizient und leicht umsetzbar. Dabei ist die Schichtdicke des Anstrichs mit der Konzentration des jeweiligen Laserfarbstoffs abzustim men.The coating according to the invention exercises compared to the wooden substrate a high level of light protection in the blue spectral range and is stable to light. The coating systems according to the invention can through the economical technology of radiation curing (e.g. through UV radiation). In addition, the Be layers transparent, so that the wood grain fully to us can come and is not covered by pigments. The Production technology of the layers is economically efficient and easy to implement. Here is the layer thickness of the paint to coordinate with the concentration of the respective laser dye men.
Der zumindest eine Laserfarbstoff ist auf den Anwendungszweck abzustimmen und wird aus speziellen Rhodaminen, Pyrromethenen, Exaliten, Furan oder Lumogenen ausgewählt. Dabei kommen von den Rhodaminen insbesondere Rhodamin 560, Rhodamin 575, Rhodamin 590 und Rhodamin 610 in Frage. Als Pyrromethene eignen sich insbe sondere Pyrromethen 546, Pyrromethen 556, Pyrromethen 567, Pyr romethen 580, Pyrromethen 597 und 1,4-Di[2-(5-phenyloxazolyl)]benzen. Von den Exaliten haben sich als besonders geeignet erwiesen Exalit 428, Exalit 400E, Exalit 404, Exalit 411, Exalit 417, LD466, LD473 und LD489. Bevorzugte Lumogene sind Lumogen F240, Lumogen F Rot 300, Lumogen F Violett 570 und Lumogen F Gelb 083.The at least one laser dye is based on the application vote and is made from special rhodamines, pyrromethenes, Exalites, furan or lumogens selected. Here come from Rhodamines in particular rhodamine 560, rhodamine 575, rhodamine 590 and rhodamine 610 in question. Particularly suitable as pyrromethenes special Pyrromethen 546, Pyrromethen 556, Pyrromethen 567, Pyr romethen 580, pyrromethene 597 and 1,4-Di [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene. From the exalites Exalit 428, Exalit 400E, Exalit proved to be particularly suitable 404, Exalit 411, Exalit 417, LD466, LD473 and LD489. Preferred Lumogens are Lumogen F240, Lumogen F Red 300, Lumogen F Violet 570 and Lumogen F yellow 083.
Da nicht alle Laserfarbstoffe den gewünschten Wellenlängenbe reich absorbieren, können ein oder mehrere Laserfarbstoffe in Kombination mit einem organischen UV-Absorber verwendet werden. Since not all laser dyes have the desired wavelength can absorb richly, one or more laser dyes in Combination with an organic UV absorber can be used.
Als Hilfsstoffe kommen Verlaufsadditive, Netzadditive oder der gleichen in Frage. Zur Preisreduzierung des Überzugsmittels kön nen außerdem Füllstoffe beigegeben werden.Flow additives, wetting additives or same in question. To reduce the price of the coating agent fillers are also added.
Bei hoher Viskosität des Lacksystems ist die Zugabe eines Löse mittels, z. B. Aceton, erforderlich.If the coating system has a high viscosity, add a solvent by means of e.g. B. acetone required.
0,04 g Lumogen F Violett 570 werden in 4 g Hexandioldiacrylat und 1 g Ebecryl 112 gelöst und anschließend mit 5 g IRR 245 ver setzt. Diesem Gemisch werden 0,3 g Tinuvin 400, 0,05 g BYK 333, 0,04 g BYK 088 und 0,3 g P37 (Benzophenonderivat - Photoinitia tor) zugegeben. Nach Applikation auf dem Holz wird der Lackfilm mit W-Strahlung (Quecksilber (Hg) oder Gallium (Ga)-dotierte Hg-Lampe) vernetzt. Die Vernetzung kann unter Normalatmosphäre oder besser unter Inertgas (z. B. Stickstoff) stattfinden.0.04 g Lumogen F Violett 570 are dissolved in 4 g hexanediol diacrylate and 1 g of Ebecryl 112 dissolved and then mixed with 5 g of IRR 245 puts. 0.3 g Tinuvin 400, 0.05 g BYK 333, 0.04 g BYK 088 and 0.3 g P37 (benzophenone derivative - Photoinitia gate) added. After application on the wood, the paint film doped with UV radiation (mercury (Hg) or gallium (Ga) Mercury lamp). The crosslinking can take place in a normal atmosphere or better take place under inert gas (e.g. nitrogen).
0,05 Lumogen F Violett 570 werden in 4 g Hexandioldiacrylat und 1 g Ebecryl 111 gelöst und anschließend mit 2 g Ebecryl 284 und 3 g IRR 245 versetzt. Diesem Gemisch werden 0,2 g Tinuvin 400, 0,04 g BYK 333, 0,04 g BYK 088 und 0,3 g P37 (Benzophenonderivat- Photoinitiator) zugegeben. Nach Applikation auf dem Holz wird der Lackfilm mit UV-Strahlung (Hg oder Ga-dotierte Hg-Lampe) vernetzt. Die Vernetzung kann unter Normalatmosphäre oder besser unter Inertgas (z. B. Stickstoff) stattfinden.0.05 Lumogen F Violett 570 and 4 g of hexanediol diacrylate 1 g of Ebecryl 111 dissolved and then with 2 g of Ebecryl 284 and 3 g of IRR 245 added. 0.2 g Tinuvin 400, 0.04 g BYK 333, 0.04 g BYK 088 and 0.3 g P37 (benzophenone derivative Photoinitiator) added. After application on the wood the coating film with UV radiation (Hg or Ga-doped Hg lamp) networked. Networking can be done under normal atmosphere or better take place under inert gas (e.g. nitrogen).
0,1 g Lumogen F Violett 570 werden in 3 g Hexandioldiacrylat, 1 g Ebecryl 112 und 1 g Aceton gelöst und anschließend mit 2 g Ebecryl 284 und 4 g IRR 245 versetzt. Diesem Gemisch werden 0,04 g BYK 333, 0,04 g BYK 088 und 0,3 g P37 (Benzophenonderivat - Photoinitiator) zugegeben. Nach Applikation auf dem Holz wird der Lackfilm mit UV-Strahlung (Hg oder Ga-dotierte Hg-Lampe) vernetzt. Die Vernetzung kann unter Normalatmosphäre oder besser unter Inertgas (z. B. Stickstoff) stattfinden.0.1 g Lumogen F Violett 570 is dissolved in 3 g hexanediol diacrylate, 1 g of Ebecryl 112 and 1 g of acetone dissolved and then with 2 g Ebecryl 284 and 4 g IRR 245 added. This mixture becomes 0.04 g BYK 333, 0.04 g BYK 088 and 0.3 g P37 (benzophenone derivative - Photoinitiator) added. After application on the wood the coating film with UV radiation (Hg or Ga-doped Hg lamp) networked. Networking can be done under normal atmosphere or better take place under inert gas (e.g. nitrogen).
300 mg des Laserfarbstoffes Lumogen F 240 und/oder des Laser farbstoffes Pyrromethen 546 werden in 100 ml Dimethylformamid im Ultraschallbad gelöst und der Rückstand abgefiltert. 10 g des Filtrats wird mit 10 g Ebecryl 284, 4 g HDDA, 1 ml Aceton und 0,3 g des Photoinitiators Benzoinethylether gemischt. Der herge stellte Lack wird auf einem Holzsubstrat aufgebracht und mit UV- Strahlung im Wellenlängenbereich von 340 bis 380 nm mit an schließender Temperaturbehandlung bei 100°C ausgehärtet. Es ent stehen lichtstabile Schichten, die im Wellenlängenbereich unter halb 450 nm eine Absorption < 95% aufweisen und damit einen ausreichenden Lichtschutz für Holz bieten.300 mg of Lumogen F 240 laser dye and / or laser dye Pyrromethen 546 in 100 ml of dimethylformamide in Ultrasonic bath dissolved and the residue filtered off. 10 g of The filtrate is mixed with 10 g Ebecryl 284, 4 g HDDA, 1 ml acetone and 0.3 g of the photoinitiator benzoin ethyl ether mixed. The gentleman paint is applied to a wooden substrate and coated with UV Radiation in the wavelength range from 340 to 380 nm with final temperature treatment cured at 100 ° C. It ent are light-stable layers in the wavelength range below half an absorption of <95% and thus one provide adequate light protection for wood.
Die Laserfarbstoffe Lumogen F Rot 300 und/oder F Violett 570 werden Xylen gelöst (je 300 mg in 20 ml Xylen). 1,33 g der La serfarbstoff-Lösung werden dann dem Gemisch aus 2,0 g Ebecryl und 0,90 g HDDA zugegeben unter Zusatz des Photoinitiators Me thylbenzoylformat (3%). Die Laserfarbstoff-Lackformulierung wird auf Holzsubstraten mit UV-Strahlung ausgehärtet.The laser dyes Lumogen F Red 300 and / or F Violet 570 xylene are dissolved (300 mg each in 20 ml xylene). 1.33 g of La ser dye solution are then the mixture of 2.0 g Ebecryl and 0.90 g of HDDA added with the addition of the photoinitiator Me thylbenzoyl format (3%). The laser dye lacquer formulation is cured on wooden substrates with UV radiation.
8 g Primal E 3083 (Acrylatharz) werden mit 0,3 g Butylglycol
0,25 g Mobilcer M, 0,01 g Ammoniak und 0,5 g Wasser dispergiert.
Zu dieser Emulsion wird eine Lösung von 0,05 g Lumogen F Violett
570, 0,2 g Tinuvin 400, 0,04 g BYK 333, 0,05 g BYK 022 in 5 ml
Aceton gegeben. Nach Applikation auf dem Holz vernetzt das Harz
zu einem witterungsbeständigen Lackfilm.
Ebecryl 111, Ebecryl 112, Ebecryl 284, IRR 245 und P37 sind
Schutzmarken von UCB Chemicals
BYK 333, BYK 088 sind Schutzmarken von BYK-Chemie GmbH
Tinuvin 400 ist eine Schutzmarke von Ciba Speciality Chemicals8 g of Primal E 3083 (acrylic resin) are dispersed with 0.3 g of butyl glycol, 0.25 g of Mobilcer M, 0.01 g of ammonia and 0.5 g of water. A solution of 0.05 g Lumogen F Violett 570, 0.2 g Tinuvin 400, 0.04 g BYK 333, 0.05 g BYK 022 in 5 ml acetone is added to this emulsion. After application to the wood, the resin cross-links to form a weather-resistant lacquer film.
Ebecryl 111, Ebecryl 112, Ebecryl 284, IRR 245 and P37 are trademarks of UCB Chemicals
BYK 333, BYK 088 are trademarks of BYK-Chemie GmbH
Tinuvin 400 is a trademark of Ciba Specialty Chemicals
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