DE102011083246A1 - Gelcoat composition, comprises one unsaturated polyester resin, one non-volatile reactive monomer, pigments and fillers, an accelerator, an amine accelerator, an ester and additives - Google Patents

Gelcoat composition, comprises one unsaturated polyester resin, one non-volatile reactive monomer, pigments and fillers, an accelerator, an amine accelerator, an ester and additives Download PDF

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Abstract

Gelcoat composition comprises (in wt.%) at least one unsaturated polyester resin (50-95), at least one non-volatile reactive monomer (5-50), pigments and fillers (5-25), an accelerator (0.1-5), an amine accelerator (0.1-5), an ester (0-3) and additives (0.1-5), where the gel coat composition comprises volatile reactive organic compound monomer (less than 5 wt.%), where at least one unsaturated polyester resin is solvent-free and is liquid at room temperature. An independent claim is also included for producing the gel coat composition, comprising (i) mixing at least one unsaturated polyester resin (50-95 wt.%) with at least one non-volatile reactive monomer and homogenizing, (ii) dispersing pigments and fillers (5-25 wt.%) in the resulting homogenized mixture by means of a dissolver, and (iii) subjecting the obtained dispersed composition to fine grinding or fine dispersion, where the mixture is added with the accelerator (0.1-5 wt.%), the amine accelerator (0.1-5 wt.%) and additives (0.1-5 wt.%), where the starting materials are included such that the finished gel coat composition comprises volatile reactive organic compound monomer (less than 5 wt.%, preferably less than 0.5 wt.%).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine VOC-arme Gelcoat-Zusammensetzung auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gelcoat-Zusammensetzung. The present invention relates to a low VOC gelcoat composition based on unsaturated polyester resins and to a process for preparing such a gelcoat composition.

Ungesättigte Polyesterharze sind Kondensationsprodukte aus zwei- oder mehrwertigen Alkoholen und Dicarbonsäuren und werden zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen, Spachtelmassen, Gießharzen und Beschichtungen eingesetzt. Die dafür verwendeten Zusammensetzungen enthalten typischerweise flüchtige ungesättigte organische Monomere, die dazu dienen, die Viskosität der Harzzusammensetzung herabzusetzen und so die Verarbeitung der ungesättigten Polyesterharze zu ermöglichen. Üblicherweise werden als reaktive Monomere Styrol, Methylstyrol oder Methylmethacrylat eingesetzt. Je nach Verarbeitungsbedingungen wird bei der Applikation der Polyesterharzzusammensetzungen eine mehr oder weniger große Menge des flüchtigen Monomers freigesetzt, wobei unter ungünstigen Bedingungen mehr als 50 % des reaktiven Monomers in die Umwelt emittiert werden können. Unsaturated polyester resins are condensation products of dihydric or polyhydric alcohols and dicarboxylic acids and are used in the production of fiber-reinforced plastics, fillers, casting resins and coatings. The compositions used therefor typically contain volatile unsaturated organic monomers which serve to lower the viscosity of the resin composition and thus permit processing of the unsaturated polyester resins. Usually, the reactive monomers used are styrene, methylstyrene or methyl methacrylate. Depending on the processing conditions, a greater or lesser amount of the volatile monomer is released during application of the polyester resin compositions, and under unfavorable conditions more than 50% of the reactive monomer can be emitted into the environment.

In vielen Ländern erfordert die Gesetzgebung eine Verringerung der Menge an flüchtigen organischen Verbindungen (volatile organic compounds, VOC) für die Verarbeitung von Polyesterharzen, so dass ein großes Interesse der damit befassten Industrie an VOC-armen ungesättigten Polyesterharz-Zusammensetzungen besteht. In many countries, the legislation requires a reduction in the amount of volatile organic compounds (VOC) for the processing of polyester resins, so there is a great interest of the industry concerned in VOC-poor unsaturated polyester resin compositions.

Es sind verschiedene Wege vorgeschlagen worden, die VOC-Emissionen bei der Verarbeitung von Gelcoats auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen zu verringern, die bisher nur teilweise erfolgreich waren. So wurde versucht, die Menge an reaktivem Monomer herabzusetzen, was jedoch zu einer Zunahme der Viskosität führte, die ein problemloses Verarbeiten des Harzes unmöglich machte. Bei dem Versuch die Zunahme der Viskosität durch die Verwendung eines Polyesters mit geringerem Molekulargewicht zu kompensieren, wurden die Produkteigenschaften verschlechtert. Auch die Zusätze von Additiven, die die Aufgabe hatten, die Freisetzung der reaktiven Monomere zu verhindern, oder eine Reduzierung der leichtflüchtigen reaktiven Monomere durch den Einsatz von weniger flüchtigen Monomeren waren bisher wenig erfolgreich, sodass die konventionellen Gelcoat-Zusammensetzungen auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen üblicherweise immer noch einen Gehalt an reaktiven leichtflüchtigen Monomeren von ca. 35–45 Gew.% aufweisen. Various approaches have been proposed to reduce VOC emissions when processing gelcoats based on unsaturated polyester resins, which have been only partially successful. Thus, it was tried to lower the amount of reactive monomer, but this resulted in an increase in the viscosity, which made it impossible to process the resin easily. In an attempt to compensate for the increase in viscosity through the use of a lower molecular weight polyester, product properties were degraded. Additions of additives intended to prevent the release of the reactive monomers or a reduction of the volatile reactive monomers by the use of less volatile monomers have so far been less successful, so that the conventional gel coating compositions based on unsaturated polyester resins usually still have a content of reactive volatile monomers of about 35-45 wt.% Have.

In der EP 0 325 154 A2 werden styrolarme, ungesättigte Polyesterharze mit einem Anteil von 5–25 Gew.% Styrol beschrieben. Allerdings werden zur Herabsetzung der Viskosität Polyester mit einem geringen Molekulargewicht eingesetzt, was letztendlich zu Produkten führt, deren mechanische Eigenschaften den üblichen Anforderungen an gehärtete Polyesterharze nicht genügen. Hinzu kommt, dass auch in diesem Fall immer noch nicht zu vernachlässigende Mengen an Styrol eingesetzt werden, was zu einer entsprechenden Belastung der Umwelt führt. In the EP 0 325 154 A2 are described low-styrene, unsaturated polyester resins in a proportion of 5-25 wt.% Styrene. However, to lower the viscosity, low molecular weight polyesters are used, ultimately leading to products whose mechanical properties do not meet the usual requirements for cured polyester resins. In addition, even in this case still non-negligible amounts of styrene are used, which leads to a corresponding burden on the environment.

Auch in der EP 0 814 107 B1 , in der Anteile von 5–50 Gew.% eines reaktiven Verdünners zur Gelcoat-Herstellung beschrieben werden, werden besondere Harzsysteme eingesetzt, die wie aus den Beispielen zu entnehmen ist, immer noch bis zu 20 Gew.% Styrol als reaktives flüchtiges Lösungsmittel aufweisen. Man versucht zusätzlich die Emission durch Zugabe eines Additivs zu reduzieren. Also in the EP 0 814 107 B1 in which proportions of 5-50% by weight of a reactive diluent for gelcoat preparation are described, special resin systems are used which, as can be seen from the examples, still contain up to 20% by weight of styrene as the reactive volatile solvent. It also tries to reduce the emission by adding an additive.

Die EP 1 149 131 B1 beschreibt ungesättigte Polyesterharzzusammensetzungen mit vermindertem Monomergehalt, wobei Gemische aus Polyesterharzen mit unterschiedlichen Molekulargewichten eingesetzt werden, um die Verarbeitung der Harzzusammensetzung zu ermöglichen und Produkte von hoher Qualität mit guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Anteile an reaktiven Monomeren liegen zwischen 9 und 30 Gew.%. The EP 1 149 131 B1 describes unsaturated polyester resin compositions with reduced monomer content using blends of polyester resins having different molecular weights to facilitate processing of the resin composition and to obtain high quality products with good mechanical properties. The proportions of reactive monomers are between 9 and 30 wt.%.

In der EP 1 492 848 B1 wird ebenfalls ein Gelcoat mit niedrigem Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen beschrieben, wobei der Gehalt an organischem Lösungsmittel bis zu 34 Gew.% beträgt. Dabei handelt es sich bevorzugt um Styrol, Vinyltoluol, alpha-Methylstyrol und/oder Methylmethacrylat. In der Schrift wird insbesondere die Klebrigkeit der Produkte beschrieben. Auf die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte wird nicht eingegangen. In the EP 1 492 848 B1 Also, a low volatile organic content gelcoat is described wherein the organic solvent content is up to 34% by weight. These are preferably styrene, vinyltoluene, alpha-methylstyrene and / or methyl methacrylate. The text describes in particular the stickiness of the products. The mechanical properties of the products obtained are not discussed.

Dem Stand der Technik ist zu entnehmen, dass zur Herstellung von Gelcoat-Zusammensetzungen reaktive Monomere erforderlich sind, wobei insbesondere die leichtflüchtigen reaktiven Monomere (VOC-Monomere), wie z. B. Styrol, Methylstyrol und Methylmethacrylat, Probleme bereiten, da sie bei der Verarbeitung der Gelcoat-Zusammensetzung teilweise freigesetzt werden. Eine zufriedenstellende Lösung dieses Problems ist in den zitierten Dokumenten nicht zu finden. Es gelingt zwar, allgemein den Anteil an reaktiven Monomeren zu verringern, wobei der Fachmann jedoch an dem Vorurteil festhält, leichtflüchtige reaktive Monomere, wie Styrol, Methylstyrol oder Methylmethacrylat, einsetzen zu müssen, um zu geeigneten Gelcoat-Zusammensetzung zu kommen, was insbesondere aus den Beispielen der EP 1 149 131 B1 , der EP 0 814 107 B1 und der EP 1 492 848 B1 hervorgeht. The prior art can be seen that for the preparation of gelcoat compositions reactive monomers are required, in particular the volatile reactive monomers (VOC monomers) such. As styrene, methyl styrene and methyl methacrylate, cause problems because they are partially released in the processing of the gel coat composition. A satisfactory solution to this problem is not found in the cited documents. Although it is possible, in general, the proportion of reactive monomers However, the skilled artisan adheres to the prejudice to having to use volatile reactive monomers such as styrene, methyl styrene or methyl methacrylate, in order to come to suitable gel coat composition, which in particular from the examples of EP 1 149 131 B1 , of the EP 0 814 107 B1 and the EP 1 492 848 B1 evident.

Als weiterer Nachteil beim Einsatz von leichtflüchtigen reaktiven Monomeren kommt hinzu, dass die leichtflüchtigen reaktiven Monomere, die bei der Verarbeitung nicht freigesetzt werden, sondern mit dem Harz reagieren, beim Einbau in die Beschichtung dem entsprechenden Polyesterharz eine aromatische Struktur vermitteln, worunter die Licht- und Wetterbeständigkeit des Produktes leidet. Another disadvantage of the use of volatile reactive monomers is that the volatile reactive monomers, which are not released in the processing, but react with the resin when incorporated into the coating the corresponding polyester resin impart an aromatic structure, including the light and Weather resistance of the product suffers.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gelcoat-Zusammensetzung auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen bereitzustellen, die einen weiter verringerten Gehalt an leicht flüchtigen reaktiven VOC-Monomeren aufweist. It is thus an object of the present invention to provide a gelcoat composition based on unsaturated polyester resins having a further reduced content of volatile VOC reactive monomers.

Da in der Literatur keine klaren Angaben zu finden sind, was als VOC anzusehen ist und dies darüber hinaus stark vom jeweiligen Einsatz abhängt, ob ein Lösungsmittel freigesetzt wird oder ob ein eingesetztes Monomer, wie beispielsweise im Falle der Gelcoat-Zusammensetzungen reagiert und gebunden wird, soll im Folgenden zunächst definiert werden, welche Verbindungen im Sinne der vorliegenden Erfindung als leichtflüchtige reaktive VOC-Monomere anzusehen sind. Since there is no clear indication in the literature of what is to be regarded as VOCs and moreover depends heavily on the particular use, whether a solvent is released or whether an inserted monomer, such as in the case of the gelcoat compositions, is reacted and bound, will first be defined below, which compounds in the context of the present invention are to be regarded as volatile reactive VOC monomers.

Leichtflüchtige reaktive VOC-Monomere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind organische Lösungsmittel, die bei 20 °C einen Dampfdruck von ≥ 0.01 kPa aufweisen und unter den jeweiligen Verwendungsbedingungen eine Flüchtigkeit aufweisen. Beispiele für VOC-Monomere sind: Styrol, Methylstyrol und Methylmethacrylat. Volatile reactive VOC monomers for the purposes of the present invention are organic solvents which have a vapor pressure of ≥ 0.01 kPa at 20 ° C. and have a volatility under the particular conditions of use. Examples of VOC monomers are: styrene, methyl styrene and methyl methacrylate.

Gelöst wird die oben formulierte Aufgabe durch die Bereitstellung einer Gelcoat-Zusammensetzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gelcoat-Zusammensetzung sind Gegenstand der Unteransprüche. The object formulated above is achieved by providing a gelcoat composition having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the gelcoat composition according to the invention are the subject matter of the subclaims.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer VOC-armen Gelcoat-Zusammensetzung. The present invention also provides a process for producing a low VOC gelcoat composition.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erstmals konsequent zwischen leichtflüchtigen reaktiven Monomeren, die im Folgenden als VOC-Monomere bezeichnet werden, und nichtflüchtigen reaktiven Monomeren zu unterscheiden, die bei der Reaktion der Gelcoat-Zusammensetzung vollständig abreagieren, um dann auf Basis dieser konsequenten Unterscheidung die VOC-Monomere nach Möglichkeit vollständig zu vermeiden. The basic idea of the present invention is to distinguish for the first time consistently between highly volatile reactive monomers, which are referred to below as VOC monomers, and nonvolatile reactive monomers which completely react in the reaction of the gelcoat composition, and then based on this consistent distinction to completely avoid the VOC monomers wherever possible.

Es wurde gefunden, dass eine Gelcoat-Zusammensetzung, die 50–95 Gew.% mindestens eines ungesättigten Polyesterharzes, 5–50 Gew.% eines reaktiven nichtflüchtigen Monomers, 5–25 Gew.% Pigmente und Füllstoffe, 0.1–5 Gew.% eines Beschleunigers, 0.1–5 Gew.% eines Aminbeschleunigers, 0–3 Gew.% eines Esters und 0.1–5 Gew.% Additive umfasst, in der Summe weniger als 5 Gew.% an VOC-Monomeren aufweisen kann und dennoch eine gute Verarbeitbarkeit und gute mechanische Eigenschaften der Produkte erreicht werden, wenn das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz ein lösungsmittelfreies, bei Zimmertemperatur flüssiges Polyesterharz ist. Vorteilhaft weist das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz eine Viskosität zwischen 1000 und 4000 mPa·s (bei 25 °C) und ein Molgewicht von 800 bis 2000 auf. It has been found that a gelcoat composition comprising 50-95% by weight of at least one unsaturated polyester resin, 5-50% by weight of a reactive non-volatile monomer, 5-25% by weight of pigments and fillers, 0.1-5% by weight of a Accelerator, 0.1-5% by weight of an amine accelerator, 0-3% by weight of an ester and 0.1-5% by weight of additives, which in total may have less than 5% by weight of VOC monomers and still have good processability and good mechanical properties of the products are achieved when the at least one unsaturated polyester resin is a solvent-free, liquid at room temperature polyester resin. Advantageously, the at least one unsaturated polyester resin has a viscosity of between 1000 and 4000 mPa · s (at 25 ° C) and a molecular weight of 800 to 2,000.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Gelcoat-Zusammensetzung in Summe weniger als 3 Gew.%, bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weniger als 0.5 Gew.%, VOC-Monomere auf. In a preferred embodiment of the present invention, the gelcoat composition has a total of less than 3% by weight, in a particularly preferred embodiment less than 0.5% by weight, of VOC monomers.

Das eingesetzte reaktive nichtflüchtige Monomer ist vorteilhaft eine ethylenisch ungesättigte Verbindung, eine Vinylverbindung oder eine Allylverbindung. Bevorzugt werden mono-, di-, tri- oder poly-funktionelle, VOC-freie Acrylate, wie z. B. Hydroxypropylmethacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat, Acrylierte Oligomere und tert. Butylcyclohexylacrylat eingesetzt. The reactive non-volatile monomer used is advantageously an ethylenically unsaturated compound, a vinyl compound or an allyl compound. Preference is given to mono-, di-, tri- or polyfunctional, VOC-free acrylates, such as. As hydroxypropyl methacrylate or hydroxyethyl methacrylate, acrylated oligomers and tert. Butylcyclohexylacrylat used.

Das ungesättigte Polyesterharz enthält vorteilhaft zusätzliche Additive, die zur Verbesserung der Eigenschaften der erhaltenen Schichten vorgesehen sind. So wird beispielsweise bevorzugt als Inhibitor Trimethylolpropanether eingesetzt, um die optischen Eigenschaften der Schicht zu verbessern. The unsaturated polyester resin advantageously contains additional additives intended to improve the properties of the resulting layers. Thus, for example, trimethylolpropane ether is preferably used as inhibitor in order to improve the optical properties of the layer.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gelcoats umfasst 70–90 Gew.% eines ungesättigten Polyesterharzes, 5–30 Gew.% eines Monomers, 5–10 Gew.% Pigmente und Füllstoffe und 0.5–2 Gew.% eines Beschleunigers, 0.5–2 Gew.% eines Aminbeschleunigers und 0.5–3 Gew.% Additive, wobei als Additive Benetzungsmittel und Dispergierhilfen vorgesehen sind. A preferred composition of the gelcoat according to the invention comprises 70-90% by weight of an unsaturated polyester resin, 5-30% by weight of a monomer, 5-10% by weight of pigments and fillers and 0.5-2% by weight of an accelerator, 0.5-2% by weight. % of an amine accelerator and 0.5-3 wt.% additives, wetting agents and dispersing agents being provided as additives.

Die Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Aluminiumsilikat, Siliziumdioxid, Talkum, Kaolin, Glimmer und Mischungen davon, während die Pigmente vorteilhaft ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend anorganische Pigmente, Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, organische Pigmente und Mischungen davon. The fillers are preferably selected from the group comprising calcium carbonate, barium sulfate, aluminum silicate, silica, talc, kaolin, mica and mixtures thereof, while the pigments are advantageously selected from the group comprising inorganic pigments, titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, organic pigments and mixtures thereof ,

Als bevorzugter Beschleuniger wird ein Metallsalz einer organischen Säure eingesetzt, wobei das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kobalt, Mangan, Eisen, Vanadium, Kupfer und Aluminium. Der Aminbeschleuniger ist vorteilhaft eine aromatische oder aliphatische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylanilin, Diethylanilin, 2-Aminopyridin, N,N-Dimethylacetoacetamid, Dieethylacetoacetamid und Acetylaceton. As a preferred accelerator, a metal salt of an organic acid is used, wherein the metal is selected from the group consisting of cobalt, manganese, iron, vanadium, copper and aluminum. The amine accelerator is advantageously an aromatic or aliphatic compound selected from the group consisting of dimethylaniline, diethylaniline, 2-aminopyridine, N, N-dimethylacetoacetamide, dieethylacetoacetamide and acetylacetone.

Zur Verbesserung der Gelcoat-Eigenschaften können zusätzlich 0–3 Gew.% eines Esters eingesetzt werden, wobei bevorzugt Ethylacetat oder Butylacetat eingesetzt wird. In order to improve the gelcoat properties, it is additionally possible to use 0-3% by weight of an ester, preference being given to using ethyl acetate or butyl acetate.

Üblicherweise wird einer Gelcoat-Zusammensetzung vor der endgültigen Verarbeitung ein Katalysator in einer Menge von 0.3–3.0 Gew.% zugesetzt, der die Polymerisation initiiert und beschleunigt. Geeignete Katalysatoren sind Peroxidkatalysatoren, wie z. B. Ketonperoxide oder Acetylperoxide. Da dieser Zusatz erst kurz vor der Verarbeitung erfolgt, ist der Katalysator nicht als Bestandteil der erfindungsgemäßen Gelcoat-Zusammensetzung aufgeführt. Typically, a catalyst is added to a gelcoat composition prior to final processing in an amount of 0.3-3.0 weight percent, which initiates and accelerates the polymerization. Suitable catalysts are peroxide catalysts, such as. As ketone peroxides or acetyl peroxides. Since this addition is made only shortly before processing, the catalyst is not listed as part of the gelcoat composition according to the invention.

Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Gelcoat-Zusammensetzung zeichnet sich durch seine besondere Einfachheit aus, da lediglich mindestens ein lösungsmittelfreies, bei Zimmertemperatur flüssiges ungesättigtes Polyesterharz eingesetzt werden muss, das vorteilhaft eine Viskosität zwischen 1000 und 4000 mPa·s (bei 25 °C) aufweist und ein Molgewicht von 800–2000 besitzt, wobei 50–95 Gew.% dieses Harzes mit 5–50 Gew.% eines reaktiven nichtflüchtigen Monomers vermischt und homogenisiert werden. The process for the preparation of a gelcoat composition according to the invention is characterized by its particular simplicity, since only at least one solvent-free, liquid at room temperature unsaturated polyester resin must be used, which advantageously has a viscosity between 1000 and 4000 mPa · s (at 25 ° C) and having a molecular weight of 800-2000, wherein 50-95% by weight of this resin is mixed with 5-50% by weight of a reactive non-volatile monomer and homogenized.

Da es sich dabei um flüssige Komponenten handelt, erfolgt die Homogenisierung durch einfaches Rühren. Anschließend werden in die so erhaltene homogenisierte Mischung 5–25 Gew.% Pigmente und Füllstoffe mit Hilfe eines Dissolvers dispergiert. Die so erhaltene disperse Zusammensetzung wird dann einer Feinmahlung oder Feindispergierung unterzogen, wobei der Mischung 0.1–5 Gew.% eines Beschleunigers, 0.1–5 Gew.% eines Aminbeschleunigers und 0.1–5 Gew.% Additive zugegeben werden. Since these are liquid components, the homogenization is carried out by simple stirring. Subsequently, 5-25% by weight of pigments and fillers are dispersed with the aid of a dissolver into the homogenized mixture obtained in this way. The disperse composition thus obtained is then subjected to fine grinding or fine dispersion, wherein the mixture 0.1-5 wt.% Of an accelerator, 0.1-5 wt.% Of an amine accelerator and 0.1-5 wt.% Additives are added.

Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Ausgangsstoffe so ausgewählt werden, dass die fertige Gelcoat-Zusammensetzung in Summe weniger als 5 Gew.% Styrol und/oder Methylstyrol und/oder Methylmethacrylat aufweist. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die oben genannten VOC-Monomere zu weniger als 3 Gew.%, besonders bevorzugt zu weniger als 0.5 Gew.% in der fertigen Gelcoat-Zusammensetzung vorhanden sind. It is essential in the process according to the invention that the starting materials are selected so that the finished gelcoat composition has in total less than 5% by weight of styrene and / or methylstyrene and / or methyl methacrylate. A particularly advantageous embodiment of the present invention provides that the abovementioned VOC monomers are present in less than 3% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, in the finished gelcoat composition.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass es sich bei den in der fertigen Gelcoat-Zusammensetzung eventuell vorhandenden VOC-Monomeren in der Regel um Verunreinigungen handelt, die durch die Rohstoffe eingeschleppt werden können, und nicht um gezielte Zusätze. So wird angestrebt, möglichst VOC-freie Ausgangsstoffe einzusetzen, um ein entsprechendes VOC-freies oder VOC-armes Produkt zu erhalten. In this context, it should be noted that the VOC monomers that may be present in the finished gelcoat composition are typically impurities that can be introduced by the raw materials, not targeted additives. Thus, the aim is to use as VOC-free starting materials to obtain a corresponding VOC-free or low-VOC product.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlich erläutert. In the following, the present invention will be explained in detail by way of examples.

Beispiel 1 example 1

70 Gew.% eines lösungsmittelfreien ungesättigten Polyesters mit einer Viskosität von 2700–3100 mPa·s und einem Molgewicht von 1200 werden mit 10 Gew.% eines acrylierten Oligomers unter Rühren vermischt. Mit Hilfe eines Dissolvers werden 12 Gew.% einer Pigmentmischung aus TiO2- und FeO-Pigmenten und 4 Gew.% Füllstoffe (BaSO4 + SiO2) in die Mischung eindispergiert. Anschließend erfolgt eine Feindispergierung unter Zusatz von 1 Gew.% eines Co-Salzes als Beschleuniger und 0.5 Gew.% Benetzungsmittel und Dispergierhilfen als Additive. 70% by weight of a solvent-free unsaturated polyester having a viscosity of 2700-3100 mPa.s and a molecular weight of 1200 are mixed with 10% by weight of an acrylated oligomer with stirring. 12% by weight of a pigment mixture of TiO 2 and FeO pigments and 4% by weight of fillers (BaSO 4 + SiO 2 ) are dispersed into the mixture with the aid of a dissolver. Subsequently, fine dispersion takes place with addition of 1% by weight of a Co salt as accelerator and 0.5% by weight of wetting agent and dispersing aids as additives.

Die fertige Gelcoat-Zusammensetzung ist verarbeitungsfähig und besitzt einen Anteil an reaktiven leichtflüchtigen VOC-Monomeren (Styrol) von 0.7 Gew.%. The finished gelcoat composition is processable and has a proportion of reactive volatile VOC monomers (styrene) of 0.7% by weight.

Beispiel 2 Example 2

73 Gew.% eines lösungsmittelfreien ungesättigten Polyesters mit einer Viskosität von 2700–3100 mPa·s und einem Molgewicht von 1200 werden mit 7 Gew.% Tripropylenglykoldiacrylat unter Rühren vermischt. Mit Hilfe eines Dissolvers werden 12 Gew.% einer Pigmentmischung aus TiO2- und FeO-Pigmenten und 4.5 Gew.% Füllstoffe (BaSO4 + SiO2) in die Mischung eindispergiert. Anschließend erfolgt eine Feindispergierung unter Zusatz von 0.5 Gew.% eines Co-Salzes als Beschleuniger, 0.3 Gew.% eines aliphatischen Amins und 1.5 Gew.% Benetzungsmittel und Dispergierhilfen als Additive. 73% by weight of a solvent-free unsaturated polyester having a viscosity of 2700-3100 mPa.s and a molecular weight of 1200 are mixed with 7% by weight of tripropylene glycol diacrylate with stirring. With the aid of a dissolver, 12% by weight of a pigment mixture of TiO 2 and FeO pigments and 4.5% by weight of fillers (BaSO 4 + SiO 2) are dispersed into the mixture. This is followed by fine dispersion with the addition of 0.5% by weight of a Co salt as accelerator, 0.3% by weight of an aliphatic amine and 1.5% by weight of wetting agent and dispersing agents as additives.

Die fertige Gelcoat-Zusammensetzung ist verarbeitungsfähig und besitzt einen Anteil an reaktiven VOC-Monomeren (Styrol) von 0.3 Gew.%. The finished gelcoat composition is processable and has a proportion of reactive VOC monomers (styrene) of 0.3% by weight.

Beispiel 3 Example 3

73 Gew.% eines lösungsmittelfreien ungesättigten Polyesters mit einer Viskosität von 2700–3100 mPa·s und einem Molgewicht von 1200 werden mit 7 Gew.% Hydroxylpropylmethacrylat unter Rühren vermischt. Mit Hilfe eines Dissolvers werden 12 Gew.% einer Pigmentmischung aus TiO2-, FeO-Pigmenten und organischen Gelb- und Rotpigmenten und 4.5 Gew.% Füllstoffe (BaSO4 + SiO2) in die Mischung eindispergiert. Anschließend erfolgt eine Feindispergierung unter Zusatz von 0.5 Gew.% eines Co-Salzes als Beschleuniger, 0.5 Gew.% eines aliphatischen Amins und 1 Gew.% Benetzungsmittel und Dispergierhilfen als Additive. 73% by weight of a solvent-free unsaturated polyester having a viscosity of 2700-3100 mPa.s and a molecular weight of 1200 are mixed with 7% by weight of hydroxylpropyl methacrylate with stirring. With the aid of a dissolver, 12% by weight of a pigment mixture of TiO 2 , FeO pigments and organic yellow and red pigments and 4.5% by weight of fillers (BaSO 4 + SiO 2 ) are dispersed into the mixture. Subsequently, fine dispersion takes place with the addition of 0.5% by weight of a Co salt as accelerator, 0.5% by weight of an aliphatic amine and 1% by weight of wetting agent and dispersing agents as additives.

Die fertige Gelcoat-Zusammensetzung ist verarbeitungsfähig und besitzt einen Anteil an leichtflüchtigen VOC-Monomeren (Styrol) von 3 Gew.%. The finished gelcoat composition is processable and has a 3% by weight volatiles of volatile VOC monomers (styrene).

Vergleich comparison

70 Gew.% eines styrolhaltigen Harzes ungesättigten Polyesters mit einer Viskosität von 800–1300 mPa·s (23 °C in 35 % Styrol) und einem Molgewicht von > 10000 werden mit 12 Gew.% Styrol unter Rühren vermischt. Mit Hilfe eines Dissolvers werden 8 Gew.% einer Pigmentmischung aus TiO2- und FeO-Pigmenten und 6 Gew.% Füllstoffe (BaSO4 + SiO2) in die Mischung eindispergiert. Anschließend erfolgt eine Feindispergierung unter Zusatz von 1 Gew.% eines Co-Salzes als Beschleuniger, 0.5 Gew.% eines aliphatischen Amins und 2 Gew.% Benetzungsmittel und Dispergierhilfen als Additive. 70% by weight of a styrene-containing resin of unsaturated polyester having a viscosity of 800-1300 mPa · s (23 ° C. in 35% styrene) and a molecular weight of> 10,000 are mixed with 12% by weight of styrene with stirring. 8% by weight of a pigment mixture of TiO 2 and FeO pigments and 6% by weight of fillers (BaSO 4 + SiO 2 ) are dispersed into the mixture with the aid of a dissolver. Subsequently, a fine dispersion is carried out with the addition of 1% by weight of a Co salt as accelerator, 0.5% by weight of an aliphatic amine and 2% by weight of wetting agent and dispersing agents as additives.

Die fertige Gelcoat-Zusammensetzung ist verarbeitungsfähig und besitzt einen Anteil an Styrol von 33 Gew.%. The finished gelcoat composition is workable and has a styrene content of 33% by weight.

Die mechanischen Eigenschaften der VOC-armen gehärteten Polyesterzusammensetzung sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst: Tabelle 1 Parameter Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Vergleich E-Modul (GPa) 3.4 3.4 2.2 3.2 Wärmeformbe ständigkeit (HDT) ISO 75 97 130 90 70 Beständigkeit gegen Chemikalien beständig beständig beständig bedingt säurebeständig Beständigkeit gegen Lösungsmittel beständig beständig beständig Aufquel len, Angriff auf Oberfläche The mechanical properties of the low VOC cured polyester composition are summarized in the following Table 1: Table 1 parameter example 1 Example 2 Example 3 comparison Modulus of elasticity (GPa) 3.4 3.4 2.2 3.2 Heat resistance (HDT) ISO 75 97 130 90 70 Resistance to chemicals resistant resistant resistant Conditionally acid resistant Resistance to solvents resistant resistant resistant Aufquel len, attack on surface

Wie aus der Tabelle 1 zu erkennen ist, besitzen die erfindungsgemäßen VOC-armen Gelcoat-Zusammensetzungen vergleichbare Eigenschaften wie das Vergleichsbeispiel. Vorteilhaft ist die hohe Wärmeformbeständigkeit (HDT) sowie die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungsmitteln. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gelcoat-Zusammensetzungen besteht in der hohen Farbbeständigkeit (kein Vergilben) und der im Vergleich zu den konventionellen Gelcoats besseren Glanzhaltung. As can be seen from Table 1, the low-VOC gelcoat compositions according to the invention have properties comparable to those of the comparative example. The high heat resistance (HDT) and the resistance to chemicals and solvents are advantageous. A further advantage of the gelcoat compositions according to the invention is the high color stability (no yellowing) and the better gloss retention compared to the conventional gelcoats.

Dabei lassen sich die erfindungsgemäßen Gelcoat-Zusammensetzungen problemlos verarbeiten, ohne dass hohe Anteile an VOC-Monomere erforderlich sind. In this case, the gelcoat compositions according to the invention can be processed without problems, without high proportions of VOC monomers being required.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1492848 B1 [0008, 0009] EP 1492848 B1 [0008, 0009]

Claims (14)

Gelcoat-Zusammensetzung, umfassend – 50–95 Gew.% mindestens eines ungesättigten Polyesterharzes, – 5–50 Gew.% mindestens eines reaktiven nichtflüchtigen Monomers – 5–25 Gew.% Pigmente und Füllstoffe – 0.1–5 Gew.% eines Beschleunigers – 0.1–5 Gew.% eines Aminbeschleunigers – 0–3 Gew.% eines Esters und – 0.1–5 Gew.% Additive, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelcoat-Zusammensetzung in Summe weniger als 5 Gew.-% an leichtflüchtigen reaktiven VOC-Monomeren aufweist, wobei das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz ein lösungsmittelfreies, bei Zimmertemperatur flüssiges Polyesterharz ist. A gelcoat composition comprising - 50-95% by weight of at least one unsaturated polyester resin, - 5-50% by weight of at least one reactive non-volatile monomer - 5-25% by weight of pigments and fillers - 0.1-5% by weight of an accelerator - 0.1 -5% by weight of an amine accelerator - 0-3% by weight of an ester and - 0.1-5% by weight of additives, characterized in that the gelcoat composition has in total less than 5% by weight of highly volatile reactive VOC monomers wherein the at least one unsaturated polyester resin is a solvent-free, room temperature liquid polyester resin. Gelcoat-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leichtflüchtigen reaktiven VOC-Monomere Styrol, Methylstyrol und/oder Methylmethacrylat sind. Gelcoat composition according to claim 1, characterized in that the volatile reactive VOC monomers are styrene, methyl styrene and / or methyl methacrylate. Gelcoat-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelcoat-Zusammensetzung – 70–90 Gew.% eines ungesättigten Polyesterharzes, – 5–30 Gew.% eines Monomers, – 5–10 Gew.% Pigmente und Füllstoffe, – 0.5–2 Gew.% eines Beschleunigers, – 0.5–2 Gew.% eines Aminbeschleunigers und – 0.5–3 Gew.% Additive umfasst. Gelcoat composition according to claim 1 or 2, characterized in that the gelcoat composition 70-90% by weight of an unsaturated polyester resin, 5-30% by weight of a monomer, 5-10% by weight of pigments and fillers, 0.5-2% by weight of an accelerator, 0.5-2% by weight of an amine accelerator and 0.5-3% by weight of additives. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz eine Viskosität zwischen 1000 und 4000 mPa·s (25°C) und ein Molgewicht von 800–2000 aufweist. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one unsaturated polyester resin has a viscosity between 1000 and 4000 mPa · s (25 ° C) and a molecular weight of 800-2000. Gelcoat-Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz mit Trimethylolpropanether modifiziert ist. Gelcoat composition according to claim 3, characterized in that the at least one unsaturated polyester resin is modified with trimethylolpropane ether. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelcoat-Zusammensetzung in Summe weniger als 3 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0.5 Gew.-%, leichtflüchtige reaktive VOC-Monomere aufweist. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gelcoat composition in total less than 3 wt .-%, preferably less than 0.5 wt .-%, volatile volatile reactive VOC monomers. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine reaktive nichtflüchtige Monomer eine ethylenisch ungesättigte Verbindung, eine Vinylverbindung und/oder eine Allylverbindung ist. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one reactive non-volatile monomer is an ethylenically unsaturated compound, a vinyl compound and / or an allyl compound. Gelcoat-Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine reaktive nichtflüchtige Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Hydroxypropylmethacrylat (HPMA), Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und tert.-Butylcyclohexylacrylat (TBCH). Gelcoat composition according to claim 7, characterized in that the at least one reactive non-volatile monomer is selected from the group comprising hydroxypropyl methacrylate (HPMA), hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and tert-butylcyclohexyl acrylate (TBCH). Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Aluminiumsilikat, Siliziumoxid, Talkum, Kaolin, Glimmer und Mischungen davon und die Pigmente ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend anorganische Pigmente, Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, organische Pigmente und Mischungen davon. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fillers are selected from the group comprising calcium carbonate, barium sulfate, aluminum silicate, silica, talc, kaolin, mica and mixtures thereof and the pigments are selected from the group comprising inorganic pigments , Titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, organic pigments and mixtures thereof. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleuniger eine Metallsalz einer organischen Säure ist, wobei das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Co, Mn, Fe, V, Cu und Al. Gelcoat composition according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the accelerator is a metal salt of an organic acid, wherein the metal is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, V, Cu and Al. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminbeschleuniger eine aliphatische oder aromatische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylanilin, Diethylanilin, 2-Aminopyridin, N,N-Dimethylacetoacetamid, Dieethylacetoacetamid und Acetylaceton ist. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 10, characterized in that the amine accelerator is an aliphatic or aromatic compound selected from the group consisting of Dimethylaniline, diethylaniline, 2-aminopyridine, N, N-dimethylacetoacetamide, dieethylacetoacetamide and acetylacetone. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester Butylacetat oder Ethylacetat ist. Gelcoat composition according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the ester is butyl acetate or ethyl acetate. Gelcoat-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive Netzmittel und Dispergierhilfen umfassen. Gelcoat composition according to one of claims 1 to 12, characterized in that the additives comprise wetting agents and dispersing aids. Verfahren zur Herstellung einer Gelcoat-Zusammensetzung, wobei – 50–95 Gew.% mindestens eines ungesättigten Polyesterharzes mit 5–50 Gew.% mindestens eines reaktiven nichtflüchtigen Monomers vermischt und homogenisiert werden, – in die so erhaltene homogenisierte Mischung 5–25 Gew.% Pigmente und Füllstoffe mit Hilfe eines Dissolvers dispergiert werden, und – die so erhaltene disperse Zusammensetzung einer Feinmahlung oder Feindispergierung unterzogen wird, wobei der Mischung 0.1–5 Gew.% eines Beschleunigers, 0.1–5 Gew.% eines Aminbeschleunigers und 0.1–5 Gew.% Additive zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe so ausgewählt werden, dass die fertige Gelcoat-Zusammensetzung in Summe weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.%, und besonders bevorzugt weniger als 0.5 Gew.% an leichtflüchtigen reaktiven VOC-Monomeren umfasst, wobei als das mindestens eine ungesättigte Polyesterharz ein lösungsmittelfreies, bei Zimmertemperatur flüssiges Polyesterharz eingesetzt wird. A process for preparing a gelcoat composition, wherein 50-95% by weight of at least one unsaturated polyester resin mixed with 5-50 wt.% Of at least one reactive non-volatile monomer and homogenized, - In the thus obtained homogenized mixture 5-25 wt.% Of pigments and fillers are dispersed by means of a dissolver, and The resulting disperse composition is subjected to fine grinding or fine dispersion, the mixture being admixed with 0.1-5% by weight of an accelerator, 0.1-5% by weight of an amine accelerator and 0.1-5% by weight of additives, characterized in that the starting materials are selected such that the finished gelcoat composition comprises in total less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight, and more preferably less than 0.5% by weight, of volatile VOC reactive monomers, using as the at least one unsaturated polyester resin, a solvent-free, liquid at room temperature polyester resin is used.
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