DE1270718B

DE1270718B - Einbrennlacke auf Basis selbstvernetzender Alkydharze

Info

Publication number: DE1270718B
Application number: DE19661270718
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Ehring; Dr Hans-Joachim Kreuder; Dr Bernd Peltzer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1966-05-31
Publication date: 1968-06-20

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C09d

Deutsche Kl.: 22h-3

1270 718
P 12 70 718.5-43
31. Mai 1966
20. Juni 1968

Gegenstand der Erfindung sind Einbrennlacke auf Basis von selbstvernetzenden Alkydharzen, die gegebenenfalls mit gesättigten oder ungesättigten, natürlichen oder synthetischen Fettsäuren modifiziert sind.

Die Herstellung von Bindemitteln aus ölmodifizierten oder ölfreien Alkydharzen in Kombination mit Melamin-, Benzoguanamin- oder Harnstofformaldehydharzen ist seit langem bekannt, Aus derartigen Kombinationen hergestellte Lacke führen oft durch teilweise nicht ausreichende Verträglichkeit der verschiedenen Aminoharze mit dem jeweiligen Alkyd' harztyp zu Schwierigkeiten in der Lagerfähigkeit sowie zu schlechten lacktechnischen Eigenschaften daraus hergestellter Lackfilme in bezug auf Glanz, Elastitität, Haftfestigkeit, Chemikalienresistenz usw.

Es wurde nun gefunden, daß die geschilderten Schwierigkeiten nicht auftreten, wenn man an Stelle der genannten Bindemittelkombinationen aus Alkyd·» harz und Aminoplasten selbstvernetzende Alkydharze einsetzt, wobei unter selbstvernetzenden Alkydharzen Umsetzungsprodukte von ölfreien und/oder ölmodifizierten Alkydharzen mit Methoxymethylisocyanat (MMI) verstanden werden sollen.

Umsetzungsprodukte von ölfreien und/oder ölmodifizierten Alkydharzen mit Methoxymethylisocyanat können auf einfache Weise durch Umsetzung beider Komponenten in einem inerten Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen etwa 30 und 60°C erhalten werden. Dabei reagieren die OH-Gruppen des Alkydharzes mit dem Isocyanat in an sich bekannter Weise.

Lacke auf der Basis von selbstvernetzenden Alkydharzen zeigen gegenüber den bekannten Alkydharz-Aminoplast-Kombinationen erhebliche Vorteile in be-Einbrennlacke auf Basis selbstvernetzender
Alkydharze

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktjengesellschaft,

5090 Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dr. Heinz Ehring,

Dr. Bernd Peltzer,

Dr. Hans-Joachim Kreuder, 4150 Krefeld

zug auf Härte und gleichzeitiger Elastizität der Lackfilme, Während es bei der Alkydharz-Aminoplast-Kombination nicht möglich ist, hohe Härte mit guter Elastizität zu verknüpfen, ermöglichen die selbstvernetzenden Alkydharze die Herstellung von Überzügen, die beide Eigenschaften in hohem Maße vereinigen. Weitere Verbesserungen ermöglichen die selbstvernetzenden Alkydharze durch die hervorragende Glanzgebung und Glanzhaltung bei Temperaturbelastung. Da es sich bei den erfindungsgemäßen neuen Bindemitteln um Einkomponentensysteme handelt, ergeben sich hieraus weitere Vorteile bei der Herstellung, Lagerung und Verarbeitung der Lacke.

In der folgenden Tabelle sind für zwei Beispiele einige lacktechnische Eigenschaften vergleichend aufgeführt:

Bindemittel	%-Gehalt MMI	%-Gehalt Melamin harz	Pendelhärte nach König	Glanz vor dem Überbrennen	Glanz nach dem Überbrennen	Erichsen- Tiefung mm	Haft festig keit
Alkydharz-'-Melaininharz ... Alkydharz, selbstvernetzend.. Alkydharz—Melaminharz .., Alkydharz, selbstvernetzend..	10 6,5	25 25	61" 67" 123" U4"	67 77 65 75	21 72 39 73	5,7 8,9 3,9 7,9	CN O CN O

Für die Vergleichsversuche wurden verschiedene Alkydharze in Kombination mit einem butylierten Melamin-Formaldehyd-Harz eingebrannt. Die Umsetzungsprodukte der Alkydharze mit MMI gelangten phne Aminoplastzusatz zum Einsatz. Die Zugabe von Aminoplast zu den selbstvernetzenden Alkydharzen ist nicht erforderlich. Sie ist im Prinzip jedoch ohne weiteres möglich, da alle Harze eine gute Verträglichkeit mit Aminoharzen zeigten.

Zur Bestimmung von Härte, Glanz und Glanzhaltung beim Uberbrennen dienten Lackfilme, die durch Aufspritzen entsprechender Weißlacke auf Glasplatten erhalten wurden. Erichsen-Tiefung und Haftfestigkeit wurden an Filmen auf 0,5 bzw. 0,1 mm

809 560/472

3 4

Stahlblech ermittelt. Alle Prüflinge wurden nach etwa wichtsteile Soligen Calcium (4% flüssig) gegeben. 10 Minuten Ablüftzeit bei 15O⁰C 30 Minuten ein- Diese Mischung wird zweimal auf dem Dreiwalzengebrannt, stuhl angerieben.

Zur Bestimmung der Filmhärte diente die Pendel- Die erhaltene Paste wird mit 150 Gewichtsteilen härte nach König. 5 des selbstvernetzenden Alkydharzes, 75%ig in Xylol,

Der Glanz vor und nach dem Überbrennen, 30 Mi- aufgelackt und nach Zugabe von 2 Gewichtsteilen

nuten bei 220°C, wurde mit dem Gardner-Gerät Siliconöl Bayer A, l%ig i^Q Xylol, 50 Gewichtsteilen

(20° Winkel) bestimmt. _ Xylol, 5GewichtsteilenButanol, 7,5GewichtsteilenGIy-

Die Dehnbarkeit (Elastizität) der Überzüge wurde kolsäurebutylester mit Xylol auf eine Spritzviskosität

an Hand der Tiefung mit dem Erichsen-Gerät ver- io von 20 Sekunden im DIN-Becher 4 eingestellt,

glichen. Für die lacktechnische Prüfung wird der Lack auf

Zur Beurteilung der Haftfestigkeit diente der Glasplatten und 0,1 bzw. 0,5 mm Stahlbleche auf-

Gitterschnitt. Abmusterung in den Stufen 0 = sehr gut, gespritzt. Nach 15 Minuten Ablüftzeit wird 30 Mi-

1 = gut und 2 = schlecht. nuten bei 150° C eingebrannt. Die erhaltenen Füme

Außer den hier aufgezeigten Eigenschaften der 15 zeichnen sich durch guten Glanz, Glanzhaltung bei selbstvernetzenden Alkydharze konnten weitere Vor- Temperaturbelastung, gute Elastizität und Haftfestigteile der neuen Bindemittel hinsichtlich der Chemi- keit sowie durch gute Beständigkeit gegen Lösungskalienbeständigkeit gegen Wasser, 5°/oige Essigsäure, mittel und Chemikalien aus.
5%ige Natronlauge und Trinatriumphosphatlösung
(60°) festgestellt werden. ao Vergleichs versuch

Als Lösungsmittel können verwendet werden:

Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol und Ersetzt man in der oben aufgeführten Lackrezeptur aromatische Naphthene; _ die Menge des erfindungsgemäßen Umsetzungspro-Ester wie Äthyl-, Butyl-, Amyl-, Äthoxyäthyl- oder duktes mit MMI durch die gleichen Anteile einer Methoxyäthylacetat, -lactat oder -propionat; 25 Kombination aus 75 Gewichtsteilen des Ausgangs-

Ketone wie Aceton, Methylisopropylketon, Methyl- alkydharzes mit 25 Gewichtsteilen eines Melamin-

isobutylketon, Dioxan, Isophoron oder Cyclohexanon; harzes (alle Teile bezogen auf Festsubstanz), so erhält

Alkohole wie n-Butanol, t-Butanol, Isopropyl- man Lackfilme, die sich von denen aus dem erfindungsalkohol,n-Propylalkohol, Amylalkohole, Cyclohexanol gemäßen Lack erhaltenen durch geringeren Glanz und Diacetonalkohol; 30 sowie geringere Elastizität und Haftfestigkeit unterÄther wie Monoäthyl-, Monomethyl- und Mono- scheiden.

butyläther von Äthylenglykol sowie Gemische aller Beispiel 2
aufgeführten Gruppen.

Zur Pigmentierung können alle anorganischen und Blaulack: Zu 100 Gewichtsteilen des wie im Beiorganischen Pigmente eingesetzt werden. Die Ver- 35 spiel 1 hergestellten selbstvernetzenden Alkydharzes, Wendung von Füllstoffen und Streckmitteln ist eben- 75%ig ^m Xylol, werden 142 Gewichtsteile Titanfalls möglich. dioxyd (Rutil), 8 Gewichtsteile Phthalocyaninblau und

Die Einbrennlacke auf der Basis selbstvernetzender 0,8 Gewichtsteile Soligen Calcium (4°/₀ flüssig) ge-Alkydharze können auf beliebige Weise auf die zu geben. Diese Mischung wird zweimal auf dem Dreibeschichtenden Unterlagen aufgebracht werden, z. B. 40 walzenstuhl angerieben.

durch Streichen, Aufsprühen, Tauchen, Walzen. Nach Die erhaltene Paste wird wie im Beispiel 1 auf-

der für Einbrennlacke üblichen Ablüftzeit werden die gelackt und auf Spritzviskosität eingestellt.

Filme, z. B. 30 Minuten bei 150°C, eingebrannt. Gege- Die eingebrannten Blaulackfilme zeigen neben den

benenfalls kann zur Erniedrigung der Einbrenntempe- im Beispiel 1 beschriebenen guten Eigenschaften einen

ratureinHärtungskatalysatorinMengenvonO^bisSGe- 45 besonders brillanten Hochglanz,
wichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des 100%igen

Bindemittels, zugesetzt werden. Härtungskatalysatoren Vergleichsversuch
sind alle organischen und anorganischen Säurekatalysatoren sowie deren Salze, Chloride usw., wie Ein Lack auf Basis der zum Vergleich herangez. B. Salzsäure, Phosphorsäure, Weinsäure, p-Toluol- 50 zogenen Alkydharz-Aminoplast-Kombination unter sulfonsäure, p-Toluolsulfonsäurechlorid u. a. bezie- Verwendung des oben beschriebenen Grundalkydhungsweise deren Gemische. harzes ergibt Filme mit geringerem Glanzgrad und

„ . . , „ leichtem Schleier.

Beispiel 1

Weißlack: 90 Gewichtsteile eines Alkydharzes aus 55

Trimethylolpropan, Phthalsäureanhydrid, Adipinsäure Grundierung: Zu 100 Gewichtsteilen des wie im

und einer gesättigten Fettsäurefraktion mit einer Beispiel 1 hergestellten selbstvernetzenden Alkyd-Kohlenstoffkettenlänge von C₇ bis C₁₁, mit einer harzes, 75°/_oig in Xylol, werden 144 Gewichtsteile öllänge von 25%» einer Säurezahl von 10 bis 15, Schwerspat, 27,50 Gewichtsteile Titandioxyd, 45,50 einer Viskosität von etwa 36 Sekunden, gemessen an 60 Gewichtsteüe Lithopone Rotsiegel, 5 Gewichtsteile einer 50%igen Lösung in Xylol im DIN-Becher 4 bei Kieselgur, 2,70 Gewichtsteile Talkum (5 μ Korngröße), 20°C und einer OH-Zahl von etwa 150, werden mit 1,30 Gewichtsteile Aerosil 2491/380, 3 Gewichts-10 Gewichtsteilen Methoxymethylisocyanat (MMI) in teile Glykolsäurebutylester gegeben. Nach dreimaligem 75%iger Xylollösung bei 30 bis 6O⁰C unter Rühren Anreiben auf dem Einwalzenstuhl wird mit Xylol umgesetzt. 65 auf Spritzviskosität verdünnt.

Zu 100 Gewichtsteilen des so hergestellten selbst- Die eingebrannten Überzüge zeigen gleichzeitig gute

vernetzenden Alkydharzes, 75%ig in Xylol, werden Härte, Haftung und Elastizität. Die Beständigkeit 150 Gewichtsteile Titandioxyd (Rutil) und 0,8 Ge- gegenLösungsmittelund Chemikalienist ausgezeichnet.

Claims

"Vergleichsversuch Beispiel 5

Eine analog hergestellte Grundierung auf Basis einer 90 Gewichtsteile eines ölfreien Alkydharzes aus Tri-

Alkydharz-Aminoplast-Kombination unter Verwen- methylolpropan, Neopentylglykol, Adipinsäure und

dung des oben beschriebenen Grundalkydharzes weist 5 Isophthalsäure mit einer Säurezahl von 1 bis 3, einer

bei vergleichbarer Härte deutlich geringe Werte in Viskosität von 250 bis 300 Sekunden, gemessen an.

Haftung und Elastizität auf. einer 60°/oigen Lösung in Xylol-Butyl-Acetat 9:1 im

DIN-Becher 4 bei 2O⁰C und einer OH-Zahl von etwa

Beispiel 4 140» werden mit 10 Gewichtsteilen MMI in 6O°/oiger

ίο Xylol-Butyl-Acetatlösung bei 30 bis 60⁰C unter

90 Gewichtsteile eines Alkydharzes aus Trimethylol- Rühren umgesetzt.

propan, 1,3-Butylenglykol, Pentaerythrit, Phthalsäure- 125 Gewichtsteile des so hergestellten selbstver-

anhydrid und einer Kokosvorlauffettsäurefraktion mit netzenden Alkydharzes, 60%ig in Xylol-Butyl-Acetat,

einer Kohlenstoffkettenlänge von C₈ bis C₁₂ mit einer werden, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit Titandioxyd

öllänge von 24 %> ^emer Säurezahl von 10 bis 15, 15 angerieben, mit 187,5 Gewichtsteilen Harz aufgelackt

einer Viskosität von etwa 68 Sekunden, gemessen an und auf Spritzviskosität verdünnt,

einer 50%igen Lösung in Xylol im DIN-Becher 4 bei Die eingebrannten Lackfilme auf Basis des oben

2O⁰C und einer OH-Zahl von etwa 60, werden mit beschriebenen selbstvernetzenden Alkydharzes zeigen

6,5 Gewichtsteilen Methoxymethylisocyanat (MMI) in neben gutem Glanz besonders hohe Elastizität und

6O°/oiger Xylollösung bei 30 bis 6O⁰C unter Rühren ao Haftfestigkeit,

umgesetzt. Die vergleichsweise hergestellten Lackfilme auf

125 Gewichtsteile des so hergestellten selbstver- Basis des Grundalkydharzes in Kombination mit vernetzenden Alkydharzes, 60%ig in Xylol, werden, wie schiedenen Melaminharzen zeigen durchweg keinen im Beispiel 1 beschrieben, mit Titandioxyd angerieben, bzw. unzureichenden Glanz. Die mechanischen Eigenmit 187,5 Gewichtsteilen Harz aufgelackt und auf 25 schäften sind entsprechend der sich in dem mangelnden Spritzviskosität eingestellt. Glanz andeutenden Unverträglichkeit zwischen Alkyd-

Die eingebrannten Lackfilme zeigen bei hoher Härte harz und Aminoplastkomponente deutlich schlechter

gleichzeitig gute Elastizität und Haftfestigkeit. als bei den Lackfilmen auf Basis des oben beschriebenen

selbstvernetzenden Alkydharzes.

Vergleichsversuch 3» Patentanspruch:

Der auf Basis des Grundalkydharzes in Kombination Verwendung von Umsetzungsprodukten aus

mit einem Melaminharz hergestellte Vergleichslack ölmodifizierten und/oder ölfreien Alkydharzen mit

ergibt Lackfilme mit bei geringfügig höherer Härte Methoxymethylisocyanat als selbstvernetzende Bin-

bedeutend schlechterer Elastizität und Haftfestigkeit 35 demittel für Einbrennlacke.

809 560/472 6.68 © Bundesdruckerei Berlin