DD156982A1 - Anstrichstoffe aus fremdvernetzenden akrylpolymer-kombinationen - Google Patents

Abstract

Waermehaertende Kombinationen aus Karboxyl- un/oder Hydroxyakrylpolymeren, Melaminharzen und speziellen Alkydharzen, die als Verlaufmittel wirken, fuer die Verwendung in der industriellen Lackierung mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere gutem Verlauf, hohem Glanz und stoerungsfreier Oberflaeche bei guter Wetterbestaendigkeit. Bei den Alkydharzen handelt es sich im niedermolekulare, mit kurzkettigen, gesaettigten Fettsaeuren modifizierte Harze, die aus zwei- und/oder dreiwertigen Polyalkohlen und Gemischen aus aromatischen und aliphatischen Dikarbonsaeuren synthetisiert werden.

Description

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22 7 04 3 2

Titel der Erfindung

Anstrichstoffe aus fremdvemetzenden Akrylpolymer-Kombinationen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Anstrichstoffe auf der Basis von Kombinationen aus vernetzbaren Akrylpolymeren und Melamiriformaldehydharzen für die Herstellung von Überzügen bei erhöhter Temperatur.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen .

Die anerkannt guten Eigenschaften der Überzüge aus Anstrichstoffen auf der Basis chemisch vemetzbarer Akrylpolymerer, hervorgerufen u.a. durch die verhältnismäßig hohen Molekulargewichte der Akrylpolymeren, lassen sich bekanntlich nur erreichen, wenn bestimmte Bedingungen beim Auftrag des Überzugsmittels und bei der Filmbildung beachtet und eingehalten werden.

Die dabei häufig auftretenden Mangel zeigen sich besonders in der Notwendigkeit, große Lösungsmittelmengen einsetzen zu müssen, um die durch die hohen Polymerisations- bzw. Assoziationsgrade bedingten hohen Lösungsviskositäten auf Verarbeitungskonsistenz herabzusetzen.

Besonders die Assoziation der Akrylpolymeren führt zu einer erheblichen Viskositätserhöhung, die durch Zusatz von speziellen Lösungsmitteln, wie z.B. Alkoholen, nur bedingt zurückgedrängt wird. Die Assoziation bewirkt bei der Trocknung eine bevorzugte Abgabe viskositatserniedrigende'r Lösungsmittel.

Die sich aus der Einstellung der Verarbeitungskonsistenz ergebenden hohen Lösungsmittelmengen im Anstrichstoff ergeben bei

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einmaligem Auftrag nur geringe Trockenschichtdicken und eine geringe Fülle des Anstrichfilms·

Verzichtet man auf eine genügend starke Verdünnung, so werden fehlerhafte Filme erzielt. Durch die relativ hohe Ausgangsviskosität der Naßfilme und durch die während der Trocknung erfolgende Steigerung -werden eingeschlossene Luftblasen bzw· durch das oberflächliche schnelle Abtrocknen der Filme Restlösung smitt el zurückgehalten, so daß poröse und oberflächengestörte Filme die Folge sind»

Die Verwendung von hochsiedenden Lösungsmitteln führt ebenfalls nicht zur gewünschten Regulierung des Fließverhaltens der Anstrichstoffe, da die hohen Polymerisationsgrade und die Assoziationsneigung dies nicht gewährleisten·

Weiterhin wurde zur Regulierung des Fließvermögens der Zusatz von oligomeren Akry!verbindungen empfohlen (siehe Prospektmaterial der Firma Synthese, Holland)« Auch diese Lösungsvariante führt nur zu einem Teilerfolg, da auch bereits diese Akryloligomeren zur Assoziation und zur bevorzugten Abgabe von viskositätserniedrigenden Lösungsmitteln neigen·

In der DE-AS 2 044 286 werden zur Regulierung der Verarbeitbarkeit und der mechanischen Eigenschaften von Akrylharzsystemen anstelle der üblichen Weichmacher Alkydharze zur Mitverwendung empfohlen, die durch Verwendung von Glycidylestern vom Typ Cardura tertiäre, aliphatisch^ Carbonsäuren enthalten. Diese Alkydharze sind in der Herstellung teuer, und der Einsatz derartiger Alkydharze bezieht sich speziell auf solche Akry!harze, die durch Mitverwendung von mindestens 5 % solcher polymerisationsfähiger Monomerer, die eine Hydroxylgruppe tragen, hergestellt wurden· Gegenüber solchen Akrylharzen, die im wesentlichen nur !Carboxylgruppen oder gleichzeitig Karboxyl- und Hydroxylgruppen enthalten, besteht begrenzte Verträglichkeit (siehe Vergleichsbeispiel 3)·

Ebenfalls zur Optimierung der Eigenschaften, wie z.B· Glanz, Härte und Oberflächenbeschaffenheit, werden in der DE-OS 2 313 111 und in der DE-OS 2 313 439 Präkondensate aus

Akrylpolymeren, Alkydharzen und Aminoplasten empfohlen» Ihr wesentlicher Nachteil besteht darin, daß zur Gewährleistung der Verträglichkeit der Komponenten.immer der zusätzliche technologische Schritt der Präkondensation zur Überwindung der unterschiedlichen Löslichkeitsparameter vorgenommen werden muß.

Ziel der Erfindung ·

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Verarbeitbarkeit und wesentliche Eigenschaften von Anstrichstoffen aus fremdvernetzenden Akrylatharzkoinbinationen weiter zu verbessern·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein einfach herstellbares, mit Akrylharzen, die Karboxyl- und/oder Hydroxylgruppen tragen, gut verträgliches Verlaufsmittel zu schaffen, das den Akryl-Melaminharz-Kombinationen zugemischt wird, die notwendigen Verarbeitungsviskositäten erreichen läßt, Filmstörungen während des Vernetzungsprozesses verhindert und in den PiIm eingebaut wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem den Anstrichstoffen auf der Basis von Kombinationen aus vernetzbaren Akrylpolymeren und vernetzbaren Melaminformaldehydharzen 10 bis 25 Masse-% eines speziellen Alkydharzes, bezogen auf das Akrylpolymere, zugesetzt werden.

Diese speziellen Alkydharze bestehen aus 29 bis 34 Masse-$ kurzkettigen, gesättigten Monokarbonsäuren, üblichen PoIyalkoholen und einem Dikarbonsäuregemiseh aus.aromatischen und 30 bis 45 Masse-$ aliphatischen Dikarbonsäuren und weisen eine Säurezahl von 10 bis 20 mg KOH/g Harz, eine Hydroxylzahl von 60 bis 85 mg KOH/g Harz und eine Viskosität zwischen 1500 und 4500 mPa»s in 80 ^iger Xylol-Lösung auf· Ihre Molmasse liegt unter 2000 g/Mol.

Zur Absenkung der Hydroxylzahl auf etwa 60 bis 85 mg KOH/g wird bei der Polykondensation Monokarbonsäure, insbesondere kurzkettige, nicht verzweigte Fettsäure, mitverwendet. Zur

Verhinderung der Vergilbung ist in jedem Fall von gesättigter Fettsäure auszugehen· Zur Einstellung der Reaktivität gegenüber den Aminoharzen enthalten diese Alkydharze ebenfalls freie !Carboxylgruppen, die der oben genannten Säurezahl entsprechen.

Für die Herstellung der Alkydharze, die nach allen üblichen Syntheseverfahren, vor allem aber nach dem Einstufenverfahren, erfolgen kann, werden als Polykarbonsäuren Gemische aus aromatischen und aliphatischen Dikarbonsäuren, wie z.B· Phthalsäuren und i.dipinsäure, und als Polyalkohole besonders Diole, wie ZeB, Äthylen-, Propylen-, Butylenglykol, Hexandiol, Neopentylglykol, oder Triole, v?ie z.B«, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Glycerin oder Gemische aus den zwei- und dreifertigen Alkoholen eingesetzt.

Charakteristisch für diese Alkydharze ist ihre gute Verträglichkeit zu den verschiedenen Typen von Akry!polymeren. Ebenfalls charakteristisch ist, daß sie den Verlauf von Akrylpolymerkombinationen günstig beeinflussen, u.a« durch ihre Fähigkeit, bevorzugt Alkohole vsährend der Verfilmung zurückzuhalten, und eine gute Pigmentbenetzung zeigen, isaa zu guten Glanzwerten führt.

Als geeignete Melaminformaldehydharze sind die üblichen, für Alkydharze und Akrylharze empfohlenen Melaminharze einsetzbar. Es handelt sich dabei um mit aliphatischen Alkoholen, insbesondere n-Butanol und i-Butanol, verätherte Melaminformaldehydkondensate·

Bei den eingesetzten Akrylpolymeren handelt es sich um karboxyl- und/oder hydroxyakrylfunktionelle Verbindungen·

Ihre Herstellung erfolgt durch Lösungspolymerisation unter Verwendung von Viny!monomeren, wie z.B. Akrylsäure, Akrylsäuremethylester, Akrylsäureäthylester, Akrylsäurebutylester, Akrylsäureisobuty!ester, Akrylsäurecyclohexylester, Methakrylsäure, Methakrylsäuremethylester, Methakrylsaureäthylester, Methakrylsäurebutylester, Methakrylsäurecyclohexylester, Methakrylsäurepheny!ester, Akrylsaure-2-äthylhexylester, Styrol, Glykolmonoakrylat, Viny!toluol, Maleinsäurehalbester.

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Diese Akrylatharze sind durch eine Säurezahl bis zu 50 mg KOH/g Harz und/oder eine Hydroxylzahl bis zu 160 mg KOH/g Harz und eine Molmasse größer als 15000 g/Mol charakterisiert»

Ausfiihrungsbeispiele

Die in den nachfolgenden Beispielen dargelegten Überzugsmittel wurden appliziert durch pneumatisches Spritzen mit einer Viskosität von 20 bis 22 see Auslaufdauer nach TGL 14301 B. 1 und nach zehnminütiger Abdunstzeit bei Raumtemperatur und sofortigem Einbrennen im Umluftofen bei 393 bis 413 K 20 min gehärtet. Die Einstellung auf Spritzviskosität erfolgte in allen Fällen mit dem gleichen Lösungsmittelgemisch» Die 3?rockenschichtdicke betrug 45 bis 50 Mikrometer.

Die ermittelten Eigenschaften der Anstrichstoffe bzw. der Anstrichfilme sind in der Tabelle dargestellt· "

Beispiel 1

45 Gew·-Teile Karboxylakrylat (60 %ig in Xylol/Butanol

3:1)

18 " ^M mittelreaktives, butanolveräthertes

Melaminharz (50 %ig in Butanol)

11,25 " " spezielles Alkydharz (80 %lg in Xylol) 20,00 " " Titandioxid R ·' 5,75 " " Lösungsmittel

Verhältnis Akrylat/Alkyd : Melaminharz =4:1 Akrylat/Alkyd =3:1

Das verwendete Akrylatharz hat eine Säurezahl von 50 mg KOH/g Harz und eine Viskosität der 60 %igen Lösung von 3800 mPa^#s.

Das verwendete Melaminharz hat eine Methylolzahl von 210 mg KOH/g Harz, eine Benzinvertraglichkeit von 20 ml/5 g und eine Viskosität der 50 %igen Lösung von 165 mPa*s»

Das verwendete Alkydharz hat eine Säurezahl von 11 mg KOH/g Harz, eine Hydroxylzahl von 85 mg KOH/g Harz, eine Viskosität von 4400 mPa^es und einen Fettsäuregehalt von 30 %·

Die verwendete Fettsäure enthält vorwiegend gesättigte Säuren der Kettenlänge C 7 - C 9 mit einer Säurezahl von 390 mg KOH/g Harze Das Dikarbonsäuregemisch enthält neben o-Ph.th.alsäure 43 % Adidpinsäure«

Beispiel 2 .

35,00 Gevu-Teile Hydroxy-Akrylat (50 %lg in Äthylglykolacetat)

16,32

4,38 18,00 26,30

hochreaktives, i-butanolveräthertes Melaminharz (50 %±g in i-Butanol/n-Butanol 4:1)

spezielles Alkydharz (80 Titandioxid R Lösungsmittel

in Butylglykol)

Verhältnis Akrylat/Alkyd : Melamin = 2,6 Akrylat/Alkyd =5:1

Das verwendete Hydroxy-Akrylatharz hat eine Säurezahl von 5 mg KOH/g Harz, eine Hydroxylzahl von 130 mg KOH/g Harz und eine Viskosität der 50 %±gen lösung von 500 mPa's.

Das verwendete Melaminharz hat eine Methylolzahl von 80 mg KOH/g Harz,eine Benzinverträglichkeit von 21 ml/5 g und eine Viskosität der 50 folgen Lösung von 150 mPa*s·

Das verwendete Alkydharz hat eine Säurezahl von 17 mg KOH/g

Harz, eine Hydroxylzahl von 60 mg KOH/g Harz, eine Viskosität

von 2000 mPa^#s und einen Fettsäuregehalt von 33 %* (Fettsäure siehe Beispiel 1)«,

Das Dikarbonsäuregemisch enthält neben o-Phthalsäure 33 % Adipinsäure.

Beispiel 3

38,70 Gew.-Teile 21,22 " "

2,69 18,00 19,39

ti

Hydroxy-Akrylat (50 %ig in Äthylglykolacetat)

hochreaktives, i-butanolveräthertes Melaminharz (50 %ig in i-Butanol/n-Butanol 4 ι 1)

spezielles Alkydharz (80 &ig in Butylglykol)

Titandioxid R

Lösungsmittel

Verhältnis Akrylat/Alkyd : Melamin = 2,2 : 1 .Akrylat/Alkyd =9 : 1

Charakteristik der Bindemittel siehe Beispiel 2, wobei das Akrylatharz eine Säurezahl von 25 mg KOH/g Harz und eine Hydroxylzahl von 70 mg KOH/g Harz aufweist·

Vergleichsbeispiel 1,

48,00 Gevu-Teile Earboxyl-Akrylat (60 %ig in Xylol/Butanol

3 : 1)

14,40 " " mittelreaktives, butanolveräthertes

Melaminharz (50 %ig in Butanol)

17,00 " " Titandioxid R 20,60 " " Lösungsmittel

Verhältnis Akrylat : Melaminharz =4:1 .

Charakteristik der Bindemittel siehe Beispiel 1. .

Vergleichsbeispiel 2

45 Gew.-Teile Hydroxy-Akrylat (50 %lg in Äthylglykolacetat)

15 " " hochreaktives, -butanolveräthertes Melaminharz (50 %ig'in i-Butanoi/n-Butanol 4 : 1)

15 " " Titandioxid R 25 " " Lösungsmittel

Verhältnis Akrylat : Melaminharz =3:1 Charakteristik der Bindemittel siehe Beispiel 2*

Vergleichsbeispiel 3

Analog zu Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wurde das er~ findungsgernäße spezielle Alkydharz 80 $ig in Xylol durch das Alkydharz vom Typ Cardura aus Beispiel 1, Bestandteil 1 c der DE-AS 2 044 286, ersetzt.

Nach Abgabe der Lösungsmittel zeigte der unpigmentierte PiIm eine Trübung. Es besteht somit keine vollständige Verträglichkeit.

Tabelle

	1	Beispiel	3	Vergleichsbeispiel	1	2	3
		2
Mechanische Eigenschaften	118		191	126	183	keine
Härte (sec n»Kö*nig)	7,8 1	170	4,0 2	7,3 1	4,4 2	Prü fungen , da Un-
Erichsentiefung (mm) Gittersehnitt	1,2	5,2 1	1,3	1,2	1,2	verträg-
Span	50	1,3	50	50	. 45	lichkeit
Schichtdicke ( /tun)		45
Dekorative Eigenschaften

Pestkörpergehalt

bei 22 sec .ITerar-

beitungsviskosität

in % (Püllvermögen) 50,7 51,3 50,9

Auskocherscheinungen (/um)

Verlauf (Apfel-

sinenschalen-

struktur)

Glanz

>50 >50 >45

sehr sehr.,

gut gut gut

114 112 109

48,7 49,6 >30 >25

gut 110

genügend

101

Claims (1)

1. - 9 -

   Erfindungsanepruch.

   Anstrichstoffe auf der Basis von Kombinationen aus vernetzbaren Akrylpolymeren und vernetzbaren Melaminformaldehydharzen sowie gegebenenfalls Pigmenten, Extendern, Lösungsmitteln und Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 25 Masse-% eines Alkydharzes, bezogen auf das Akrylpolymere, enthalten mit einer Molmasse kleiner als 2000 g/Mol, vselch.es aus 29 bis 34 Masse-% kurukettigen, gesättigten Monokarbonsäuren, zwei- und/ oder dreiwertigen Polyalkoholen und einem Dikarbonsäuregemisch aus aromatischen und 30 bis 45 Masse-SS aliphatischen Dikarbonsäuren besteht und eine Säurezahl von 10 bis 20 mg KOH/g Harz, eine Hydroxylzahl von 60 bis 85 mg KOH/g Harz und eine Viskosität zwischen 1500 und 4500 mPa^s in 80 %±gex Zylol-Lösung aufweist· .