DE1217528B

DE1217528B - Wasserverduennbarer Einbrennlack

Info

Publication number: DE1217528B
Application number: DEH39657A
Authority: DE
Inventors: Alfred Boehm; Dipl-Chem Dr Karl Broockmann
Original assignee: Herbig Haarhaus A G
Current assignee: Herbig Haarhaus A G
Priority date: 1960-06-10
Filing date: 1960-06-10
Publication date: 1966-05-26
Also published as: GB977145A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C09d

Deutsche Kl.: 22 g-10/01

Nummer: 1 217 528

Aktenzeichen: H 39657IV c/22 g

Aameidetag: 10. Juni 1960

Auslegetag: 26. Mai 1966

Die Erfindung betrifft einen wasserverdünnbaren Einbrennlack auf der Basis einer Lösung bzw. Dispersion eines Phenolharzes, Melaminharzes, Harnstoffharzes, Alkydharzes, Öles, Polyacrylates, Polymethacrylates oder Styrol-Butadien-Mischpolymerisats in Wasser. Solche Einbrennlacke ergeben bekanntlich bei Einbrenntemperaturen von über 150°C eine durchschnittlichen Anforderungen entsprechende Wasserfestigkeit. Diese Lacke haben abgesehen von dem höheren Flammpunkt gegenüber nur organische Lösungsmittel enthaltenden Lacken den Vorteil, daß sie als Grundierung oder Einschichtlack auf Metallen eine gute Haftfestigkeit aufweisen und vor dem Einbrennen abwaschbar sind, so daß sich auch die Spritzkabinen mit Wasser leicht säubern lassen. Sowohl normale als auch wasserverdünnbare Deckemaillen zeigen auf wasserverdünnbaren Grundierungen oft einen höheren Glanz als auf üblichen Grundierungen. Nachteilig ist die längere Ablüftzeit, die größere Empfindlichkeit bezüglich Kraterbildung bei ungenügend gereinigtem Untergrund, die höhere Neigung zu Läufer- und Gardinenbildung und das oft zu beobachtende Aufkochen an den Rändern sowie hohe Einbrenntemperaturen und lange Einbrennzeit zur Erzielung höchster Wasserfestigkeit. Die Verarbeitungskonsistenz ist höher als die eines Lackes mit organischen Lösungsmitteln.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile überwunden, insbesondere die vergleichsweise hohen Einbrenntemperaturen und relativ langen Einbrennzeiten von wasserverdünnbaren Lacken zur Erzielung höchster Wasserfestigkeit wesentlich erniedrigt und gleichzeitig die Wasserfestigkeit gesteigert werden können, wenn die angegebenen wasserverdünnbaren Lacke a) einen Chelatkomplex aus einem monomeren bzw. polymeren aliphatischen bzw. aromatischen Titansäureester der Formel

in der R Äthyl-, Butyl-, Propyl-, Phenyl- oder Kresylgruppen und η 1 oder mehr bedeutet, und aus Diacetonalkohol, Acetylaceton oder Acetessigester als Chelatbildner und Lösungsmittel sowie b) ein Alkanolamin, Furan oder Ätheralkohol als Kristallisationsverzögerer und Lösungsmittel für das Chelat enthalten. Der Chelatkomplex, der z. B. aus 1 Gewichtsteil Titansäureester und 1 bis 4 Gewichtsteilen Chelatbildner besteht, verhindert die Hydrolyse der metallorganischen Verbindung in dem wasserverdünnbaren Einbrennlack. Zur Verhinderung der vermutlich auf einer Umesterung des Titansäureesters beruhenden Kristallisation können als wasserlöslicher Ätheralkohol Me-Wasserverdünnbarer Einbrennlack

Anmelder:

Herbig-Haarhaus, A. G.,
Köln-Bickendorf, Vitaiisstraße

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Karl Broockmann,

Köm-Mülheim;

Alfred Böhm, Köln-Müngersdorf

thyl- oder Äthylglykol, als Alkanolamin Äthanolamin oder Cholin und als Furan normales Furan, Monomethyl- oder Dimethylfuran, vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 200 Gewichtsprozent auf den vorhandenen Titansäureester, verwendet werden.

Es wurde ferner gefunden, daß ein Gehalt eines Einbrennlackes der angegebenen Art von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent Titansäureester die Lösung der vorliegender Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ermöglicht.

Die Verwendung von Titansäureestern mit und ohne Beigabe von Peroxyden zu Lacken mit organischen Lösungsmitteln ist schon bekannt, ebenso die Wirkung von monomeren und polymeren Titanaten in der Kunststoffindustrie als Polymerisationskatalysator sowie als Katalysator für Umesterung in Aldolkondensationsreaktionen, bei Merwein-Ponndorf-Reaktionen und als »Bindemittel« in Hochtemperaturlacken. Hingegen ist der Zusatz von Titansäureestern in chelatartiger Bindung mit den dafür geeigneten Lösungsmitteln zu wasserverdünnbaren Lacken in der Literatur noch nicht beschrieben. Ihre vorteilhafte Wirkung beruht wohl auf der Fähigkeit der Titansäureester zur Vernetzung und Komplexbildung. Die Vernetzungsreaktion tritt erst ein, wenn sich der Chelatbildner beim Erhitzen verflüchtigt hat.

Aus der belgischen Patentschrift 545 058 sind Überzugsmassen bekannt, die aus Siliconemulsionen mit Alkanol-Titanestern Bestehen. Diese Ester sind sowohl in Wasser wie in organischen Lösungsmitteln löslich. Gemäß vorliegender Erfindung soll dagegen durch den Chelatkomplex die Hydrolyse der metallorganischen Verbindung in dem wasserverdünnbaren Einbrennlack verhindert werden.

Aus der österreichischen Patentschrift 176 934 ist der Zusatz von Aluminiumchelaten zu Einbrennlacken auf der Basis von härtbaren Kunstharzen bekannt, die

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in Form von Emulsionen und Dispersionen angewendet werden können. Die Aluminiumehelate dienen als Kondensationsbeschleuniger und werden nur in so geringen Mengen wie 0,01 % angewendet. Dem Chelatkomplex beim wasserverdünnbaren Einbrennlack vorliegender Erfindung kommt dagegen die Aufgabe zu, die Ablüftzeit zu verkürzen, eine Krater-, Läufer- und Gardinenbildung zu verhindern, eine höhere Wasserfestigkeit und eine Erhöhung der Verarbeitungskonsistenz zu erzielen. Durch den Chelatkomplex wird eine Vernetzung und Komplexbildung innerhalb des Lackes bzw. des Lackfilmes verursacht.

Aus der USA.-Patentschrift 2 895 930 sind aus epoxydmodifizierten Alkydharzen bestehende wäßrige Überzugsmassen bekannt, die als Hilfsstoff Tetraallyltitanat enthalten können. Das Titanat wird bei der Herstellung der bekannten Überzugsmasse verseift und in das Harz eingebaut, um die Hitze und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Beim Einbrennlack vorliegender Erfindung spielen die bekannten Eigen- ao schäften der Titansäureester, die Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit zu erhöhen, keine besondere RoUe.

Aus der »Zeitschrift für angewandte Chemie«, 1952, S. 536 bis 538, ist bekannt: Erstens, daß Titanalkoholate in ihrer durch Chelatisierung stabilisierten Form als Vernetzungsmittel für hydfoxylgruppenhaltige Harze in Lösungen angewendet werden, wobei die Reaktion mit den OH-Gruppen erst nach Abdunstung Von Lösungsmittel und Stabilisierungsmittel erfolgt, und zweitens, daß Chelate der Titansäureester durch ihre feste Bindung wasserfest, d. h. nicht hydrolysierbar sein können.

Trotz dieses Standes der Technik hat es nicht nahegelegen, hydrolysefeste Titanchelate auch in wäßrigen Systemen als Härter für Harze einzusetzen, weil es sich herausgestellt hat, daß solche Systeme schon nach kurzer Zeit unbrauchbar werden, wenn man ihnen nicht, wie das gemäß vorliegender Erfindung vorgesehen ist, einen Kristallisationsverzögerer zusetzt, der gleichzeitig als Lösungsmittel für das Chelat wirkt, was sich aus folgenden Vergleichsversuchen ergibt:

Gewichtsteile	Prüfzeit	auskristallisiert
25 75	14 Tage	klare Lösung
25 75 12,5	4 Monate	klare Lösung
25 75 25	4 Monate	klare Lösung
25 75 50	4 Monate	klare Lösung
25 75 25	4 Monate	klare Lösung
25 75 25	4 Monate	klare Lösung
25 75 25	4 Monate

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Triäthanolamin

Butyltitanat ...

Diacetonalkohol

Triäthanolamin

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Triäthanolamin

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Äthylglykol

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Diisopropanolamin

Butyltitanat

Diacetonalkohol

Methyldiisopropanolamin

Beispiel

Eine graue, wasserverdünnbare Grundierung auf Phenolharzbasis hat erfindungsgemäß folgende Zusammensetzung :

Gewichtsteile

Wasserverdünnbares Phenojharz Wasser

Isopropylalkohol .·

Lithopone

Oxydschwarz , ,

Äthylenglykolmonoäthyläther Titanchelat (bestehend aus 25 % Butyltitanat und 75 % Diacetonalkohol)

100 Die erfindungsgemäßen titansäureesterhaltigenLacke haben eine Lagerfähigkeit von über 6 Monaten und neigen nur wenig zum Absetzen.

Als Beispiel für die Wirksamkeit des Titanatzusatzes in chelatartiger Bindung zu wasserverdünnbaren Lacken ergibt sich aus folgender Zusammenfassung einer Reihe von Vergleichsversuchen.

Aus nachstehender Zusammenstellung ist zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Zusatz von organischen Titanaten, die chelatartig gebunden sind, mit Kristallisatiönsverzögerern in wasserverdünnbaren Lacken neben einer erheblichen Verbesserung der Wasserfestigkeit bei gebräuchlichen Einbrenntemperaturen auch eine Reduzierung der Einbrennzeit erbringt, welche besonders bei kontinuierlicher Fertigung von Vorteil ist.

Wasserverdünnbarer Lack auf Phenolharzbasis	Einbrennzeit- und -temperatur	nach ITag	Aussehen der in d nach 4 Tagen	La sti]	cksicht bei Auslagen liertem Wasser nach 14 Tagen	ng	nach 35 Tagen
Ohne Zusatz Mit Zusatz*)	40 Minuten 16O⁰C	matt gut	matt und weich gut		matt und weich gut		vollkommen erweicht gut
Ohne Zusatz Mit Zusatz*)	30 Minuten 17O⁰C	matt gut	matt und weich gut		matt und weich gut		vollkommen erweicht gut
Ohne Zusatz Mit Zusatz*)	15 Minuten 180° C	gut gut	matt gut		matt und weich gut		vonkommen erweicht gut
Ohne Zusatz Mit Zusatz*)	10 Minuten 19O⁰C	gut gut	matt gut		matt und weich gut		sehr weich gut
Ohne Zusatz Mit Zusatz*)	30 Minuten 19O⁰C	gut gut	gut gut		gut gut		gut gut

*) Zusatz: 5°/₀ einer 25%igen monomeren Butyltitanatlösung in Diacetonalkohol sowie Methylisopropanolamin.

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserverdünnbarer Einbrennlack auf der Basis einer Lösung bzw. Dispersion eines Phenolharzes, jvlelaminharzes, Harnstoffharzes, Alkydharzes, Öles, Polyacrylates, Polymethacrylates oder Styrol-Butadien-Mischpolymerisats in Wasser, g ekennzeichnet durch einen Gehalt an a) einem Chelatkomplex aus einem monomeren bzw. polymeren aliphatischen bzw. aromatischen Titansäureester der Formel

in der R Äthyl-, Butyl-, Propyl-, Phenyl- oder Kresylgruppen und η 1 oder mehr bedeutet, und aus Diacetonalkohol, Acetylaceton, Acetessigester als Chelatbildner und Lösungsmittel sowie b) einem Alkanolamin, Furan oder Ätheralkohol als Kristallisationsverzögerer und Lösungsmittel für das Chelat.

2. Einbrennlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chelatkomplex aus 1 Gewichtsteil Titansäureester und 1 bis 4 Gewichtsteilen Chelatbildner besteht.

3. Einbrennlack nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf den vorhandenen Titansäureester, den Kristallisationsverzögerer in einer Menge von 50 bis 200 Gewichtsprozent enthält.

4. Einbrennlack nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Titansäureester von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 176 934;
belgische Patentschrift Nr. 545 058;
USA.-Patentschrift Nr. 2 895 930;
Angewandte Chemie, 1952, S. 536 bis 538.