AT346439B - Verfahren zur herstellung von lack - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wässerigen wärmehärtbaren Lacken, insbesondere Drahtlacken, bestehend aus einer wässerigen Polyesterimidharzlösung und   allfälligen   Lackhilfsmitteln und Lösungsmitteln, wobei die Harzlösung aus Carbonsäuren, Alkoholen und Diaminen durch Umsetzung hergestellt und mit Ammoniak oder organischen Aminen neutralisiert wird. 



   Die bisher als Bindemittel hochwärmebeständiger Drahtlacke üblichen Polyesterimidharze erfordern als Lösungsmittel ausschliesslich Phenol bzw. dessen Derivate sowie beispielsweise Kresole oder Xylenole. Als Verschnittmittel finden beispielsweise Xylol, Aromatenbenzin und Solventnaphtha Verwendung. Der entscheidende Nachteil dieser Drahtlacke liegt in den grossen Problemen hinsichtlich Luft- und Umweltverschmutzung, so dass die zur Verarbeitung verwendeten Drahtlackiermaschinen mit kostspieligen katalytischen oder thermischen Nachverbrennungsanlagen bestückt sein müssen ; überdies gehen die Lösungsmittel durch den Verbrennungsprozess irreversibel verloren.

   Die bei der Verbrennung der Lösungsmittel freiwerdende thermische Energie dient zwar zur Heizung der Einbrennretorten der Lackiermaschinen, ist jedoch wesentlich kostspieliger als eine Beheizung durch Gasverbrennung oder durch Zufuhr elektrischer Energie. 



   Aus der AT-PS Nr. 285943 ist ein Verfahren zur Herstellung wässeriger Esterimidharzlösungen durch Polykondensation von mehrwertigen Carbonsäuremonoanhydriden, zwei-oder mehrwertigen Alkoholen und primären Diaminen bekannt, bei dem aromatische Tricarbonsäureanhydride zunächst mit bis zu 80% der   stöchiometrischen   Menge an primären Diaminen, die zur Imidbildung nötig sind sowie mit einem Überschuss an Di- und bzw. oder Trialkoholen kondensiert werden, anschliessend die überschüssigen Alkohole abdestilliert werden und das Kondensationsprodukt mit einer geringen Menge an wässerigem Ammoniak, gegebenenfalls unter Zusatz von Dialkoholen, auf eine Temperatur von   80 C   erwärmt und anschliessend das Kondensationsprodukt mit Wasser verdünnt wird.

   Als Einsatzgebiete für die erhaltenen Produkte werden die Herstellung von Folien, Filmen und Fasern, die elektrophoretische Lackierung und die Herstellung von Pressmassen angegeben. Infolge der Reaktionsführung in Polyolüberschuss entstehen nämlich nach diesem Verfahren zwingend kurzkettige Produkte. Eine wesentliche Voraussetzung zur Bildung mechanisch widerstandsfähiger Überzüge für Lackdrähte liegt jedoch in einer hinreichenden Kettenlänge der Polymerisate, weshalb diese Produkte als Kunstharzbasis für Drahtlacke nicht in Frage kommen. 



   Aus der DE-OS 2439385 sind wässerige Isolierlacke basierend auf Bindemitteln bekannt, die als harzbildende Komponente zwingend Butantetracarbonsäure und bzw. oder ein imidbildendes Derivat davon enthalten. Die fertigen als Bindemittel dienenden Harze sind Reaktionsprodukte aus Polyesterpolyolen, die zur Erreichung der Wasserlöslichkeit eine ausreichende Menge von freien Carboxylgruppen enthalten müssen, aus Butantetracarbonsäure oder deren imidbildenden Derivaten und aus organischen Diaminen, wobei die Imidbildung ausschliesslich durch die Reaktion der   Butantetracarbonsäure   und bzw. oder deren imidbildenden Derivate und des Diamins zustandekommt. Nachteilig ist dabei, dass die eingesetzte Butantetracarbonsäure als aliphatische Carbonsäure die Wärmebeständigkeit der Lackschicht herabsetzt und überdies kein handelsübliches Produkt ist.

   Nachteilig ist ferner, dass bei der Herstellung des Polyesterpolyols nach allen Beispielen stets wenigstens Anteile von Tricarbonsäuren und dreiwertigen Alkoholen eingesetzt werden, wodurch sich eine erhöhte Tendenz zur Gel-Bildung ergibt und daher eine besonders genaue Einhaltung der Reaktionsbedingungen unbedingt nötig wird. 



   Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines vereinfachten Verfahrens zur Herstellung verbesserter Lacke unter Verwendung qualitativ und kostenmässig günstigerer Ausgangsstoffe. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zunächst unter Veresterungsbedingungen aus zweiwertigen Carbonsäuren oder deren reaktionsfähigen Derivaten und zwei-oder mehrwertigen Alkoholen, die in einem stöchiometrischen Überschuss eingesetzt werden, kurzkettige Addukte hergestellt werden und dass danach diese Addukte mit Diaminen sowie zur Imidgruppenbildung befähigten dreiwertigen Carbonsäuren bzw.

   deren reaktiven Derivaten, gegebenenfalls unter weiterem Zusatz von zwei-oder mehrwertigen Alkoholen, umgesetzt werden, wobei die Diamine in einer   stöchiometrischen   Menge von 5 bis 95%, vorzugsweise 20 bis   70%,   bezogen auf die zur Imidgruppenbildung befähigten Carboxylgruppen eingesetzt werden und die Umsetzung bei einer Säurezahl zwischen 20 und 150 abgebrochen wird, wonach dieses Produkt zur Erzielung der   Wasserlöslichkeit   durch Ammoniak oder organische Amine neutralisiert wird, wobei der Zusatz von Ammoniak oder Aminen vorzugsweise in Form wässeriger Lösungen erfolgt, worauf der Lack durch allfälligen Zusatz von Wasser, 

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 mit Wasser verträglichen organischen Lösungsmitteln und Lackhilfsmitteln auf die Verarbeitungsbedingungen eingestellt wird. 



   Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden vorteilhaft als zweiwertige Carbonsäuren oder deren reaktionsfähige Derivate Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Dimethylterephthalat, Tetrahydrophthalsäureanhydrid oder Adipinsäure eingesetzt. Als zwei-oder mehrwertige Alkohole werden vorzugsweise Äthylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, oxyalkylierte Bisphenoltypen,   Tricyclodecandimethylol,   Glycerin, Trimethylolpropan,   Tris- (2- hydroxyäthyl) isocyanurat   oder Pentaerythrit eingesetzt. Als Diamin werden bevorzugt Äthylendiamin, Isophorondiamin, p-Phenylendiamin, Diaminodiphenyläther, Diaminodiphenylsulfon oder Diaminodiphenylmethan eingesetzt.

   Insbesondere wird als zur Imidgruppenbildung befähigte dreiwertige Carbonsäure bzw. deren reaktionsfähiges Derivat Trimellithsäureanhydrid eingesetzt, das als Anhydrid einer aromatischen Carbonsäure eine wesentlich bessere Wärmebeständigkeit der Lackschicht als   z. B.   die aliphatische Butantetracarbonsäure ergibt. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist in einfacher Weise durchführbar, beispielsweise durch Kondensation bei bei Veresterungen üblichen Temperaturen, wobei die Kondensation gegebenenfalls durch Zusatz geringer Mengen von Veresterungskatalysatoren beschleunigt werden kann. Die Kondensation wird bei einer Säurezahl zwischen 20 und 150, vorzugsweise zwischen 40 und 100 mg KOH/g abgebrochen, wodurch sowohl eine genügend hohe Kettenlänge der gebildeten Kondensate als auch eine nach Neutralisation mit Ammoniak und bzw. oder organischen Aminen einwandfreie Verdünnbarkeit mit Wasser gegeben ist. 



   Zur Neutralisation können neben Ammoniak hauptsächlich Triäthylamin, Diäthylamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Diisopropanolamin und Dimethyläthanolamin verwendet werden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann gegebenenfalls unter Mitverwendung organischer Verbindungen durchgeführt werden, die sowohl alkoholische Hydroxyl- als auch Amino- als auch Carboxylgruppen bzw. mindestens zwei verschiedene dieser reaktiven Gruppen enthalten, wie beispielsweise Aminocarbonsäuren, Aminoalkohole bzw. Hydroxycarbonsäuren, z. B. Monoäthanolamin,   Aminopropanolundp-Aminobenzoesäure.   



   Als Lackhilfsmittel können insbesondere Vernetzungsmittel, Verlaufmittel und oberflächenaktive Stoffe eingesetzt werden. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen erläutert. 



     Beispiel l :   In einem Kolben mit Rührwerk, Fraktionierkolonne und Wasserabscheider werden 194 g Dimethylterephthalat (DMT), 261 g   Tris- (2-hydroxyäthyl) isocyanurat   (THEIC) und 62 g Monoäthylenglykol, katalysiert durch 1 g Bleiacetat, bei 2200C so lange umgeestert, bis etwa 65 g Destillat (Methanol) übergegangen sind. Nach Abkühlung der klaren Schmelze auf   130 C   werden hintereinander 124 g Monoäthylenglykol, 50 g 4, 4'-Diaminodiphenylmethan (DDM) und 384 g Trimellithsäureanhydrid (TMA) zugegeben. Danach wird die Temperatur wieder bis 200 C gesteigert, wobei bei etwa   140 C   ein sich in der Schmelze homogen verteilender hellgelber Niederschlag von   Diimidodiearbonsäure   (Reaktionsprodukt aus TMA und DDM) entsteht. Die Masse bleibt dabei rührfähig.

   Es wird bis zur Abspaltung von etwa 70 g Destillat verestert, wobei die Schmelze wieder völlig klar wird. Nachdem die Säurezahl des Harzes einen Wert von 60 erreicht hat, wird die Masse auf   110 C   gekühlt und mit   5% igem   wässerigem Ammoniak auf einen Festkörpergehalt von 50% verdünnt. Anschliessend wird etwa 30 min bei 80 bis   100 C   gehalten, um das überschüssige Ammoniak zu vertreiben. Man erhält eine klare wässerige Lösung eines Polyesterimids, das als Basis für wärmebeständige Drahtlacke geeignet ist. 



     Beispiel 2 :   In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 166 g Isophthalsäure, 92 g Glycerin und 76 g   Propandiol-1, 2,   katalysiert durch 2 g Zinkoktoat bei 2100C verestert, bis die Säurezahl unter einen Wert von 10 abgesunken ist. Hierauf wird auf 1300C abgekühlt und nacheinander 120 g Monoäthylenglykol, 57 g   4, 4'-Diaminodiphenyläther   und 361 g TMA zugegeben. Danach wird bei   200 C   bis zum Erreichen einer Säurezahl von 56 kondensiert, wobei eine völlig klare Schmelze entsteht. Nach Abkühlung der Schmelze auf   110 C   wird mit einer   10% eigen   wässerigen Lösung von Triäthylamin auf einen Bindemittelgehalt von 50% verdünnt und anschliessend zur Vertreibung des überschüssigen Amins 30 min bei 1000C gehalten.

   Die erhaltene Lösung ist nach Abkühlen auf Raumtemperatur völlig klar und kann als Basis für Drahtlacke verwendet werden. 



     Beispiel 3 : In   einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 291 g DMT, 93 g Monoäthylenglykol und 391, 5 g THEIC, katalysiert durch 1, 5 g Zinkacetat, so lange bei   220 C   verestert, bis etwa 95 g Destillat übergegangen sind. Nach Abkühlung der klaren Schmelze auf 1300C werden 

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 EMI3.1 

Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 4'-Diaminodiphe-dass die gegebenenfalls durch Zusatz von Veresterungskatalysatoren beschleunigte Umsetzung bei einer Säurezahl zwischen 40 und 100, abgebrochen wird.