-
Anstrichmittel, insbesondere lufttrocknende Lacke Anstrichmittel
und Lacke für Dielen, Holzwerk, Möbel, Oberflächen beliebiger Art sind wohl lufttrocknend,
nicht aber stets zugleich in hohem Grade widerstandsfähig gegen Wasser, Alkalien
und organische Lösungsmittel.
-
Die vorliegende Erfindung führt zu einem Anstrichmittel, insbesondere
einem lufttrocknenden Lack, der einen an der Luft schnell trocknenden, harten Schutzüherzug
bildet, der widerstandsfähig gegen organische Lösungsmittel, Alkalien und Wasser
ist.
-
Das Anstrichmittel hat als Grundlage einen organischen Titanester
und ein Vinylharz mit 0,01 bis 0,25 freien Hydroxylgruppen pro Äthylengruppe sowie
einen einwertigen Alkohol oder ein eine einwertige Alkoholgruppe enthaltendes Lösungsmittel.
-
Zu den organischen Titanestern, die in Frage kommen, gehören die
Alkyltitanate, Aminoalkyltitanate, Alkoxytitanacylate und Kondensationsprodukte
dieser Verbindungen, wie sie durch Reaktion mit Wasser in kontrollierten Mengen
erzielt werden. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, organische Titanester mit organischen
Gruppen verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichtes zu verwenden, wie beispielsweise
1 bis 10 Kohlenstoffatome in den Alkylgruppen der Alkyltitanate, 1 bis 3 Kohlenstoffatome
in den Alkylgruppen der Aminoalkyltitanate und 2 bis 6 Kohlenstoffatome in den Acylgruppen
der Alkoxytitanacylate. Wenn es sich um Alkoxytitanacylate handelt, können solche
Acylate, die polymerisierbare Acylatgruppen, wie Acrylat, Methacrylat od. dgl. enthalten,
durch solche Gruppen polymerisiert werden, ohne daß ihre Wirksamkeit bei den erfindungsgemäßen
filmbildenden Anstrichmitteln beeinträchtigt wird. Außerdem können Ester der verschiedenen
erwähnten Klassen kondensiert werden durch Hydrolyse einiger organischer Gruppen
mit Wasser zwecks Freisetzung von Alkoholen oder Säuren und durch gleichzeitige
Umlagerung des titanhaltigen Molekülteiles zwecks Bildung kondensierter Ti-O-Ti-Bindungen.
Derartige kondensierte Strukturen sollen im Rahmen der Erfindung mit unter die für
die nichtkondensierten Monomeren benutzte Bezeichnung fallen; der Ausdruck »Alkyltitanat«
schließt somit sowohl nichtkondensierte als auch kondensierte Alkyltitanate ein.
-
Praktisch kann jedes Vinylharz benutzt werden, wenn es ungefähr 0,01
bis 0,25 freie Hydroxylgruppen pro Äthylengruppe enthält und in organischen Lösungsmitteln
löslich ist. Wenn die Zahl der freien Hydroxylgruppen unter 0,01 liegt, sind die
Harze gegenüber dem Titanester nicht reaktionsfähig genug. Wenn die Zahl der Hydroxylgruppen
viel größer ist als 0,25 pro Äthylengruppe, ist das Harz andererseits schwer in
organischen Lösungsmitteln zu
lösen und ist außerdem auch gegenüber dem Titanester
im zu hohen Grade reaktionsfähig, so daß das System dazu neigt, unmittelbar nach
Zugabe des Titanesters zu koagulieren.
-
Bei der Bildung von Anstrichen auf der Grundlage von Vinylharzen
ist es in der Praxis üblich, zwecks Verbesserung der Adhäsion oder aus anderen Gründen
Komponenten zu benutzen, die freie Carboxylgruppen enthalten oder bilden, beispielsweise
Maleinsäure.
-
Die Adhäsion der durch das erfindungsgemäße Anstrichmittel gebildeten
Filme reicht ohne derartige Zugaben aus. Wenn solche Komponenten wie z. B.
-
Maleinsäure jedoch vorhanden sind, so dürfen sie in einem Anteil nicht
über 2 0/o des festen Harzes anwesend sein, da überschüssige Mengen das Harz in
organischen Medien unlöslich und gegenüber den Titanestern übermäßig reaktionsfähig
machen, genauso wie im Falle von zu vielen anwesenden freien Hydroxylgruppen.
-
Das Lösungsmittel zur Auflösung der Vinylbestandteile und der organischen
Titanbestandteile kann als zweifach wirkendes, eine einwertige Alkoholgruppe enthaltendes
Lösungsmittel bezeichnet werden; genannt seien: Äthyllactat, Benzylalkohol, Äthylenglycolmonoäthyläther,
Butanol. Das Lösungsmittel muß in erster Linie in der Lage sein, das Vinylharz aufzulösen;
derartige zur Lösung der verschiedensten Arten geeignete Lösungsmittel sind bekannt;
zu ihnen gehören, in Abhängigkeit von dem jeweils benutzten Vinylharz, aromatische
Kohlenwasserstoffe, aliphatische Ketone und Ester, chlorierte Kohlenwasserstoffe
und bestimmte Alkohole.
-
Die Alkyltitanate können im allgemeinen in fast jedem Lösungsmittel
gelöst werden, das das Vinylharz zu lösen vermag. Das Lösungsmittel muß aber
nicht
nur die Fähigkeit besitzen, das Vinylharz und das organische Titanester zu lösen,
es muß außerdem auch einen einwertigen Alkohol enthalten. Die Aufgabe des einwertigen
Alkohols besteht darin, eine vorzeitige Reaktion zwischen dem Vinylharz und dem
organischen Titanester zu verhindern, die zu einer Gelierung des Anstrichmittels
in dem zur Lagerung verwendeten Behälter führen würde. Wenn auch die Ursache für
eine derartige Wirkung der Alkohole im einzelnen nicht erklärt werden kann, kann
diese sehr wohl auf die Tatsache zurückgeführt werden, daß sich unter den bei der
Reaktion zwischen dem organischen Titanester und dem Vinylharz entstehenden Nebenprodukten
Alkohole, und zwar üblicherweise einwertige Alkohole befinden. Wenn ein einwertiger
Alkohol in dem System anwesend ist, wird das Eintreten der Reaktion offensichtlich
verhindert, und das Anstrichmittel bleibt in einer homogenen, stabilen und flüssigen
Form. Wenn das Anstrichmittel der Atmosphäre ausgesetzt wird, verliert es seine
aus einwertigem Alkohol bestehende Komponente durch Verflüchtigung, und das Vinylharz
und das organische Titanester können in die Reaktion eintreten, wobei ein hartes,
klares und unlösliches Titan-Vinyl-Polymeres entsteht. Das zweifach wirkende Lösungsmittel
kann entweder aus einer Mischung aus zwei oder mehreren der obenerwähnten Verbindungen
bestehen, wenn die eine ein einwertiger Alkohol ist; es kann auch in Form einer
einzelnen Verbindung vorliegen, die die charakteristische Alkoholgruppe enthält
und hierbei die notwendigen Lösungsmitteleigenschaften besitzt.
-
Der Ausdruck »flüchtig« ist so zu verstehen, daß das Lösungsmittel
bei normaler Raumtemperatur verflüchtigt wird.
-
Das Vinylharz und das Alkyltitanat werden unter Rühren in dem organischen
Lösungsmittel üblicherweise bei Raumtemperatur gelöst. Um eine schnelle Löslichkeit
zu erreichen, ist es vorteilhaft, zunächst das Vinylharz dem organischen Lösungsmittel
zuzugeben und nach seiner Auflösung das organische Titanester der Mischung beizufügen.
-
Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Anstrichmittel, bzw. lufttrocknenden
Lacke kann erforderlichenfalls das Trocknen durch Erhitzung beschleunigt werden;
dies ist jedoch üblicherweise nicht nötig.
-
Die Schutzüberzüge besitzen eine harte Oberfläche, die unlöslich
und widerstandsfähig gegenüber organischen Lösungsmitteln, Wasser und Alkali ist.
Insbesondere erstreckt sich die Lösemittelbeständigkeit des fertigen Films auf das
alkoholische, zweifach wirkende Lösemittel, in dem die Bestandteile vorher gelöst
wurden.
-
Das Verhältnis zwischen dem organischen Titanester und dem Vinylharz
kann in teilweiser Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Vinylharz in weiten
Grenzen schwanken. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, Anteile zu verwenden bis zu
1 Mol Titanester für jede freie Hydroxylgruppe in dem Vinylharz unter Einschluß
eventuell anwesender carboxylischer Hydroxylgruppen.
-
Die Anstrichmittel bzw. lufttrocknenden Lacke können erforderlichenfalls
pigmentiert und undurchsichtig gemacht werden, beispielsweise mit Titandioxyd, Zinkoxyd,
Lithopon, Bleiweiß.
-
Die Härte der an der Luft getrockneten Filme wird durch den sogenannten
Sward-Rocker-Härteprüfer in Form eines doppelschneidigen Wiegemessers geprüft, der
im einzelnen in dem Zirkular Nr. 510, August 1936, der National Paint, Varnish und
Laqer
Manufacturing Association, Scientific Section beschrieben ist.
-
Es ist bereits bekannt, daß Alkyltitanate mit Polyhydroxyverbindungen,
beispielsweise Cellulose und Vinylharzen, reagieren können. Die Reaktion zwischen
diesen Verbindungen verläuft jedoch außerordentlich schnell, und es ist daher nicht
möglich, eine solche Mischung als filmbildendes Anstrichmittel zu verwenden, da
die Mischung geliert, bevor es möglich ist, sie in Form einer Schicht zur Herstellung
eines glatten Films auszustreichen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Reaktionsgeschwindigkeit
zu verringern durch Verminderung der Reaktionsfähigkeit des Titanesters; zu diesem
Zwecke werden dem Ester komplexe Verbindungen zugeordnet. Bei der vorliegenden Erfindung
jedoch wird ein filmbildendes Anstrichmittel erhalten, indem ein Vinylharz bestimmter
Reaktionsfähigkeit verwendet wird, nämlich ein Vinylharz mit 0,01 bis 0,25 freien
Hydroxylgruppen pro Äthylengruppe, und indem ein besonderes Lösungsmittel verwendet
wird, das der Reaktion ziwschen dem Äthyltitanat und dem Vinylharz entgegenwirkt,
nämlich ein Lösungsmittel, das eine alkoholische Hydroxylgruppe enthält.
-
Beispiel 1 Ein Vinylmischpolymerisat, bestehend aus annähernd 90
Molprozent Vinylchlorid, 9 Molprozent Vinylacetat und 1 Molprozent Vinylalkohol,
mit einem Molekulargewicht von annähernd 40 000 wurde in einer ausreichenden Menge
einer Lösungsmittelmischung gelöst, die zu gleichen Gewichtsteilen aus Benzylalkohol
und Methyl-Äthylketon bestand, um in dem Lösungsmittel eine Harzlösung von 10 Gewichtsprozent
zu erhalten. Zu 90 Gewichtsteilen der entstehenden Lösung wurde 1 Teil Tetrabutyltitanat
zugegeben. Die entstehende titanhaltige Harzlösung wurde als Film auf eine Glasplatte
gegossen und über Nacht an der Luft getrocknet. Die Sward-Rocker-Härte des getrockneten
Films betrug 30. Bei 2stündigem Eintauchen in Xylol wurde der Film etwas erweicht,
erreichte jedoch nach Entfernung aus dem Xylol seine ursprüngliche Härte wieder.
Der Film wurde durch 2stündiges Eintauchen in Wasser nicht angegriffen. Nach 2stündigem
Eintauchen in eine 20/oige Na O H-Lösung wurde der Film leicht erweicht, erhärtete
jedoch wieder nach Entfernung aus der Alkalilösung.
-
Zu Vergleichszwecken wurde die gleiche Harzlösung, jedoch ohne Titangehalt,
in gleicher Weise auf eine Glasplatte aufgebracht. Die Härte des Films ohne Titangehalt
betrug ungefähr 20; der Film wurde beim Eintauchen in Xylol vollständig gelöst,
Dieser Film ohne Titangehalt löste sich nach 2stündigem Eintauchen in Wasser ab
und wurde beim Eintauchen in eine 20/obige NaOH-Lösung stark erweicht.
-
Beispiel 2 20Teile eines Vinylmischpolymerisates, bestehend aus 87
Molprozent Vinylchlorid, 12 Molprozent Vinylacetat und 1 Molprozent Vinylalkohol,
mit einem Molekulargewicht von ungefähr 30 000 wurden in 80 Teilen einer Lösungsmittelmischung
aus 10 Teilen Butylalkohol, 40 Teilen Äthyllactat und 50 Teilen Methyläthylketon
gelöst. Zu 40 Teilen der entstehenden Harzlösung wurden 2 Teile Tetraisopropyltitanat
zugegeben. Der entstehende Lack wurde auf eine Stahltafel aufgezogen und über Nacht
an der Luft getrocknet. Der entstehende Film besaß eine Sward Rocker ärte von 25.
die durch 2stündiges
Eintauchen in Xylol auf ungefähr 10 vermindert
wurde. Ein gleicher Lack ohne Titangehalt besaß nach gleicher Trocknung eine Sward-Rocker-Härte
von 14 und löste sich vollkommen in Xylol auf. Der Film war klar, glänzend, biegsam
und glatt.
-
Beispiel 3 20 Teile eines Vinylmischpolymerisates, bestehend aus
91 Molprozent Vinylchlorid, 6 Molprozent Vinylalkohol und 3 Molprozent Vinylacetat,
mit einem Molekulargewicht von ungefähr 15 000 wurden in 80 Teilen einer Mischung,
bestehend aus gleichen Gewichtsteilen Butanol und Methyläthylketon, gelöst.
-
Zu dieser Harzlösung wurden 20 Teile Tetrahydrofurfuryltitanat zugegeben.
Die entstehende titanhaltige Harzlösung wurde auf eine Stahlplatte aufgezogen und
über Nacht an der Luft getrocknet. Der entstehende Film war klar, glatt und undurchlässig
und besaß eine Sward-Rocker-Härte von 50. Die dielektrische Festigkeit des Films
betrug 120 Volt/, gemessen bei einer Filmstärke von 38 ij. Der gleiche Harzfilm
ohne Titangehalt besaß eine Sward-Rocker-Härte von 25 und eine dielektrische Festigkeit
von 100 Volt/F-Beispiel 4 10 Teile eines Vinylmischpolymerisates, bestehend aus
95 Molprozent Vinylacetat und 5 Molprozent Vinylalkohol, mit einem Molekulargewicht
von annähernd 25 000 wurden in 90 Teilen einer Mischung aus gleichen Gewichtsteilen
Benzylalkohol und Xylol gelöst. Zu 40 Teilen der entstehenden Lösung wurden 6 Teile
Benzyltitanat zugegeben. Die entstehende Harzlösung wurde auf eine Glasplatte aufgezogen
und über Nacht an der Luft getrocknet. Die Sward-Rocker-Härte des entstehenden Films
betrug 36; seine Härte nach 2stündigem Eintauchen in Xylol betrug 28. Zu Vergleichszwecken
wurde die Härte des gleichen Films ohne Benzyltitanat zu 25 bestimmt, bevor er der
Einwirkung von Lösungsmitteln ausgesetzt war.
-
Beispiel 5 100 Teile eines Harzes, bei dem 5 O/o der Hydroxylgruppen
acetyliert waren, 150/0 frei waren und der Rest als Vinylbutyral gebunden war, wurden
in einer Mischung von 45 Teilen Isopropylalkohol, 22,5 Teilen
Methyläthylketon und
22,5 Teilen Athylenglycolmonoäthyläther gelöst. Zu dieser Harzlösung wurde 1 Teil
Triäthanolamintitanat zugegeben, das in einem geringen Überschuß von Isopropylalkohol
gelöst war.
-
Der entstehende titanhaltige Lack wurde auf eine Stahltafel aufgezogen
und über Nacht an der Luft getrocknet. Der entstehende Film war klar, zäh, biegsam
und besaß eine Sward-Rocker-Härte von 35.
-
Die dielektrische Festigkeit des titanhaltigen Films betrug 92 Volt/ll,
gemessen bei einer Filmstärke von 51y. Zu Vergleichszwecken wurde die dielektrische
Festigkeit eines Harzfilms gleicher Zusammensetzung ohne Titangehalt unter gleichen
Bedingungen zu 72 Volt/> bestimmt.
-
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung und den Beispielen ergibt,
ergeben die erfindungsgemäßen filmbildenden und trocknenden Anstrichmittel leicht
trocknende und harte Schutzüberzüge. Die entstehenden Filme sind gegenüber organischen
Lösungsmitteln, Alkalien und Wasser widerstandsfähig. Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel
bieten besondere Vorteile bei der Anwendung zu Isolierzwecken auf Grund ihrer beträchtlich
erhöhten dielektrischen Festigkeit.