Mittel geeignet zur Herstellung von Überzügen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mittel, geeignet zur Herstellung von Überzügen von harzartigem Charakter und auf das Verfahren zur Herstellung desselben.
Die zum Überziehen von Metall oder Holz bisher allgemein benutzten Firnisse ge hörten hauptsächlich dem Typus an, der als wesentlichen Bestandteil ein trocknendes Öl enthält, das durch Trocknen an der Luft in einen zähen, gelatinösen und undurchdring lichen Film übergeht. Seit einigen Jahren hat ein anderer Typus von Mitteln, geeignet zur Herstellung von Überzügen, ausgedehnte Anwendung gefunden, nämlich die Lacke die aus Nitrozellulose oder andern Zellulose- estern in geeigneten flüchtigen Lösungsmit teln hergestellt werden.
Diese Lacke geben einen homogenen, trockenen Film, unmittel bar nach Verdampfen des Lösungsmittels an der Luft, so dass die bei Benutzung von Öl- firnissen notwendigen grossen Trocken- bezw. Lagerräume und das staubfreie Arbeiten überflüssig werden. Die Nitrozelluloselacke trocknen zwar schnell, doch sind sie den Ölfirnissen ent schieden unterlegen hinsichtlich der Haft fähigkeit, der Durchdringlichkeit für Was ser und Gase, Elastizität usw., und indem sie im klaren' (mit Pigmenten nicht versetz ten) Zustand an der Sonne schnell beschädigt werden.
Infolge der löslichen Natur der Ni trozellulosefilme ist es ferner nicht möglich, eine zweite Lackschicht auf die erste aufzu bringen, ohne die erste Schicht bis zu einem gewissen Grade zu zerstören. Gibt man an derseits den Zelluloselacken trocknende Öle in solchen Mengen zu, dass nicht oder fast nicht durchdringliche Filme entstehen, so wird dadurch die Eigentümlichkeit des schnellen Trocknens, der diese Lacke ihre Beliebtheit verdanken, ziemlich beseitigt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mittel, geeignet zur Herstellung von Überzügen, das das charakteristische Verhal ten von Lacken zeigt, indem es Filme hinter lässt, die schnell, staubfrei und hart auftroch- neu und daneben, ebenso wie Ölfirnisse, einen ausgezeichneten Glanz, Haftfähigkeit, Undurchdringlichkeit und Widerstandsfähig keit gegen Licht zeigt.
Die Erfindung be ruht auf der Feststellung, dass man - an statt zu versuchen, den Lacken die Eigen schaften von Ölfirnissen durch Zusatz von trocknenden Ölen oder deren Äquivalenten zu verleihen - die schnelle Lufttrocknung und andere Eigenschaften der Lacke in mehr oder minder weitgehendem Grade den Öl- firnissen im allgemeinen und mit besonderem Erfolg solchen Firnissen, die, ausser die wün schenswerten Eigenschaften von Ölfirnissen zu besitzen, noch andere charakteristische Eigenschaften zeigen, in der nachstehend be schriebenen Weise verleihen kann:
Die Ölfirnisse enthalten einen harzartigen Bestandteil, aus dem sich der Film bildet, und die synthetischen Phenol-Formaldehyd- Harze sind für diesen Zweck nutzbar ge macht worden durch Schmelzen mit einem natürlichen Harz, wie zum Beispiel Kolo: phonium, wobei sie in den öllöslichen Zu stand übergehen (siehe amerikanisches Pa tent Nr.<B>1191390</B> vom 18. Juli 1916 Berend). Da die Härtung solcher Firnisse durch Oxy dation vor sich geht, gehören sie zu dein langsam trocknenden Typus.
Es ist aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 1590079 von Byek bekannt, dass man aus fetten Ölen, insbesondere Tungöl und Phenol in Gegen wart eines Reaktionsvermittlers eine harz artige Masse herstellen kann. Hierbei ent steht eine Verbindung aus Phenol und Öl, der man so viel eines methylengruppenhal- tigen Körpers, zum Beispiel Formaldehyd, zusetzt, dass das Phenol gebunden wird, zu sammen mit einem Phenol nicht enthaltenden Harz, wie zum Beispiel Kolophonium oder Kopal. Die Mischung wird so lange erhitzt, bis ein klares Produkt entsteht.
Dieses Pro dukt zeigt einerseits die Eigenschaft einer Öl-Harz-Masse, indem es in Toluol, Xylol usw. löslich ist, anderseits zeigt es ein ab weichendes Verhalten insofern, als das 0I mit dem harzartigen Bestandteil chemisch verbunden ist, und der Firnis oder die Lö- sung durch Verdampfen der Lösungsmittel unmittelbar zufriedenstellende Filme liefert. ohne von der Oxydation abhängig zu sein.
Es wurde gefunden, dass die Trockenzeit aller solcher Firnisse wesentlich abgekürzt und die Eigenschaften des Films verbessert werden können, wenn man den Öl-Harz- Firnissen und insbesondere den Ö1-Phenol- Harz-Firnissen der beschriebenen Art geeig nete Mengen Nitrozellulose oder andere Zel- ltiloseester zusetzt. Man verwendet diese Zu sätze vorteilhaft in geringen Mengen von etwa 5 bis 10 ro der gesamten Trockensub stanz und nicht mehr als 20%.
Verwendet man nämlich grössere Mengen, so werden die wünschenswerten Eigenschaften der Ölfir- nisse entsprechend geschwächt, ohne die cha rakteristischen Eigenschaften der Lacke in wesentlichem Grade zu verstärken. Bei Ver wendung - in geringen Mengen haben die Zelluloseester die deutliche Wirkung, die Klebrigkeit der frischen Filme zu vermin dern oder zu beheben, wodurch eine Be schleunigung der Trocknung und eine För derung in der Erreichung des harten Zu standes erzielt wird. Dies kann dadurch er klärt werden, dass der Zusatz der Ester die Eigenschaften des Filmes ändert, ohne ihn soweit porös zu machen, dass auch die an dern Eigenschaften sich ändern würden, so lange der Zusatz sich in den angegebenen Grenzen hält.
Aus Firnissen vom beschrie benen 0l-Phenol-Harztypus erhält man durch Zusatz von Nitrozellulose Produkte, die hinsichtlich der Trocknungsgeschwindig- keit mit Lacken vergleichbar sind, jedoch die Eigenschaften von Ölfirnissen haben, was die Widerstandsfähigkeit gegen Sonnenlicht, Wasserundurchdringlichkeit- usw. betrifft. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Zelluloseester mit dem Firnis oder der Harz komposition durch Lösen zu vereinen.
Man löst zum Beispiel 45 Gewichtsteile der be schriebenen 0l-Phenolharzmasse in 55 Teilen Toluol. Ebenso werden 10 Gewichtsteile Ni trozellulose von niedriger Viskosität in 40 Teilen Butylacetat und 50 Teilen Butylalko- hol gelöst, worauf man die beiden Lösungen vereinigt. Man kann auch andere Lösungs mittel benutzen, doch müssen die Lösungs mittel so gewählt sein, dass genügend Lö sungsmittel für Nitrozellulose vorhanden ist, um Ausscheidungen zu verhindern, und die Verdampfung muss so ausgeglichen werden, dass aus der Mischung ein klarer und homo gener Film entsteht.
Es ist sehr zweck mässig, die beschriebenen Überzugsmassen vor der Benutzung einige Tage altern zu las sen, da sonst in dem Film Trübungen er scheinen können; doch kann man die Trü bung auch in anderer Weise vermeiden, zum Beispiel durch Zusatz von 1 bis 2 % Butyl- phtlialat oder andere geeignete und für die sen Zweck in der Lackindustrie bekannte Mittel.
Eine höchst nützliche und überraschende technische Wirkung, die der Zusatz von Zelluloseestern zu den Firnissen zeigt, be steht in dem Aussehen der Überzüge, die man gemäss der Erfindung erhält. Ölfirnisse und 0l-Phenol-I3arz-Firnisse geben blanke und glänzende Schichten, die für die meisten Zwecke ein Polieren oder Abtönen verlangen. Der Esterzusatz beseitigt die Blankheit und verleiht den Überzügen ein atlasähnliches, gefälliges Aussehen, ohne die charakteristi sche Stumpfheit zu erzeugen, die Lacke mit einem hohen Gehalt an Nitrozellulose zeigen.
Eine weitere nützliche Eigenschaft besteht in der genügenden Widerstandsfähigkeit gegenüber den Lösungsmitteln, die man bei schnelltrocknenden Lacken und Firnissen gewöhnlich verwendet, so dass zusätzliche Schichten durch Streichen erzeugt werden können, ohne auf die darunter liegenden Schichten schädlich einzuwirken. Man kann infolgedessen dauerhafte Filme in jeder ge wünschten Dicke herstellen.
Bei der Benutzung von Öl-Phenolharz- inassen zur Herstellung der Firnisse gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Er findung besitzt der erzeugte Film nicht nur eine schnelle Trocknungsfähigkeit und die andern erwähnten Eigenschaften, sondern auch Biegsamkeit und Zähigkeit in einem solchen Grade, dass es nicht nötig ist, zweck Sicherung der Dauerhaftigkeit Plastizie- rungsmittel zuzusetzen.
In dieser Hinsicht ist die erfindungsgemäss benutzte Komposi tion den Lacken überlegen, da der Zusatz, von Plastizierungsmitteln und die damit zu sammenhängenden Massnahmen, die in der Herstellung von Lacken üblich sind, vermie den werden können.
Die beschriebenen Massen können in kla rer, flüssiger Form oder als Träger für Pig mente, Farben usw. verwendet werden; sie sind in erster Linie für Überzüge bestimmt, doch können sie auch für andere Zwecke vorteilhaft verwendet werden, zum Beispiel als Bindemittel bei der Herstellung von ge schichteten Platten oder Pressmischungen. An Stelle von Nitrozellulose kann man auch andere Zelluloseverbindungen, wie zum Bei spiel Benzylzellulose, Zelluloseacetat, Zellu- loseformiat und dergleichen verwenden.
In den .Ansprüchen sind als "Öl-Harz- Massen" sowohl die 01-Harz-Mischungen, als auch die öl-, harz- und phenolhaltigen Ver bindungen bezeichnet, in denen das Öl mit dem Phenolkörper chemisch verbunden ist, und welch letztere als "komplexe, phenolhal- tige, harzartige Produkte" bezeichnet wer den. Der Ausdruck "Firnis" wird ganz all gemein für eine Lösung benutzt, die ein harzartiges Produkt enthält, ohne Rücksicht darauf, ob sie als Überzug oder Bindemittel Verwendung findet.
Agent suitable for the production of coatings. The present invention relates to an agent suitable for the production of coatings of resinous character and to the process for the production thereof.
The varnishes generally used hitherto for coating metal or wood belonged mainly to the type that contains a drying oil as an essential component, which turns into a tough, gelatinous and impenetrable film when dried in air. For some years another type of agent suitable for the production of coatings has found widespread use, namely the lacquers which are produced from nitrocellulose or other cellulose esters in suitable volatile solvents.
These lacquers give a homogeneous, dry film immediately after the solvent has evaporated in the air, so that the large amounts of dry or dryness required when using oil varnishes. Storage rooms and dust-free work become superfluous. The nitrocellulose lacquers dry quickly, but they are decidedly inferior to oil varnishes in terms of adhesiveness, permeability for water and gases, elasticity, etc., and because they are quickly damaged in the sun when they are clear (not mixed with pigments) will.
Furthermore, due to the soluble nature of Ni trozellulosefilme it is not possible to apply a second layer of lacquer to the first without destroying the first layer to a certain extent. If, on the other hand, drying oils are added to the cellulose lacquers in such quantities that impregnable or almost impermeable films are formed, the peculiarity of rapid drying to which these lacquers owe their popularity is pretty much eliminated.
The present invention relates to a means, suitable for the production of coatings, which shows the characteristic Behavior th of paints by leaving behind films that dry up quickly, dust-free and hard, and besides, like oil varnishes, an excellent gloss, Shows adhesiveness, impermeability and resistance to light.
The invention is based on the finding that - instead of trying to give the paints the properties of oil varnishes by adding drying oils or their equivalents - the rapid air drying and other properties of the paints to a greater or lesser extent the oil - varnishes in general, and with particular success, varnishes which, in addition to possessing the desirable properties of oil varnishes, also show other characteristic properties, can be imparted in the manner described below:
The oil varnishes contain a resinous component from which the film is formed, and the synthetic phenol-formaldehyde resins have been made usable for this purpose by melting them with a natural resin such as rosin, whereby they are in the oil-soluble too (see American patent no. <B> 1191390 </B> from July 18, 1916 Berend). Since the hardening of such varnishes takes place through oxidation, they belong to your slowly drying type.
It is known from the American patent specification No. 1590079 by Byek that you can produce a resinous mass from fatty oils, especially tung oil and phenol in the presence of a reaction mediator. This creates a compound of phenol and oil to which enough of a substance containing methylene groups, for example formaldehyde, is added that the phenol is bound together with a resin that does not contain phenol, such as rosin or copal. The mixture is heated until a clear product is formed.
This product shows on the one hand the property of an oil-resin mass in that it is soluble in toluene, xylene, etc., on the other hand it shows a different behavior in that the OI is chemically bonded with the resinous component, and the varnish or the Solution by evaporation of the solvent immediately gives satisfactory films. without being dependent on oxidation.
It has been found that the drying time of all such varnishes can be significantly shortened and the properties of the film can be improved if the oil-resin varnishes and in particular the oil-phenol-resin varnishes of the type described are given suitable amounts of nitrocellulose or other cellulose ltilose ester adds. These additives are used advantageously in small amounts of about 5 to 10 ro of the total dry substance and not more than 20%.
If larger amounts are used, the desirable properties of the oil varnishes are correspondingly weakened without significantly increasing the characteristic properties of the paints. When used in small quantities, the cellulose esters have the distinct effect of reducing or eliminating the stickiness of the fresh films, thereby accelerating the drying process and promoting the achievement of the hard state. This can be explained by the fact that the addition of the ester changes the properties of the film without making it porous enough that the other properties would also change as long as the addition is within the specified limits.
By adding nitrocellulose, varnishes of the described oil-phenol resin type are used to obtain products which are comparable to varnishes in terms of drying speed, but have the properties of oil varnishes in terms of resistance to sunlight, impermeability to water, etc. It has proven advantageous to combine the cellulose ester with the varnish or resin composition by dissolving.
For example, 45 parts by weight of the 0l-phenolic resin composition described are dissolved in 55 parts of toluene. Likewise, 10 parts by weight of low viscosity nitrocellulose are dissolved in 40 parts of butyl acetate and 50 parts of butyl alcohol, whereupon the two solutions are combined. Other solvents can also be used, but the solvents must be chosen so that there is enough solvent for nitrocellulose to prevent excretions, and the evaporation must be balanced so that a clear and homogeneous film is formed from the mixture .
It is very useful to let the coating compositions described age a few days before use, otherwise cloudiness may appear in the film; however, clouding can also be avoided in other ways, for example by adding 1 to 2% butyl phthalate or other suitable agents known for this purpose in the paint industry.
A highly useful and surprising technical effect which the addition of cellulose esters to the varnishes shows is in the appearance of the coatings obtained according to the invention. Oil varnishes and oil-phenol-resin varnishes give bare and shiny layers that require polishing or tinting for most purposes. The addition of ester removes the glossiness and gives the coatings an atlas-like, pleasing appearance without producing the characteristic dullness that paints with a high nitrocellulose content show.
Another useful property is that it has sufficient resistance to the solvents commonly used in quick-drying paints and varnishes so that additional layers can be created by painting without damaging the layers below. As a result, permanent films can be made in any thickness desired.
When using oil-phenolic resin compounds to produce the varnishes according to the preferred embodiment of the invention, the film produced has not only rapid drying properties and the other properties mentioned, but also flexibility and toughness to such an extent that it is not necessary Adding plasticizers to ensure durability.
In this regard, the composition used according to the invention is superior to paints, since the addition of plasticizers and the associated measures that are customary in the production of paints can be avoided.
The compositions described can be used in clear, liquid form or as a carrier for Pig ments, colors, etc.; they are primarily intended for coatings, but they can also be used to advantage for other purposes, for example as binders in the manufacture of layered boards or press mixes. Instead of nitrocellulose, it is also possible to use other cellulose compounds, such as, for example, benzyl cellulose, cellulose acetate, cellulose formate and the like.
In the claims, both the oil-resin mixtures and the oil-, resin- and phenol-containing compounds, in which the oil is chemically bonded to the phenolic body, are referred to as "oil-resin compositions", and the latter as "Complex, phenol-containing, resin-like products" are the names. The term "varnish" is used quite generally to refer to a solution containing a resinous product, regardless of whether it is used as a coating or a binder.