DE1621883A1 - Verfahren zum Lackieren von Oberflaechen mit Polyurethanlacken - Google Patents
Verfahren zum Lackieren von Oberflaechen mit PolyurethanlackenInfo
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Description
LEVERKUSEN-B*yeiwtik 3. Mai 1966
Piteat-Abtelluni Hb/BS
Verfahren zum Lackieren von Oberflächen mit Polyurethanlacken.
'
Nach dem Isocyanat-Polyadditions-Verfahren erhaltene
Lacküberzüge sind bekannt. Diese technisch wertvollen Überzüge lassen sich sowohl von Hand als auch maschinell
z. B. durch Spritzen, Tauchen oder Gießen auftragen· Dabei reagieren die beiden Reaktionskomponenten
Polyhydroxy!verbindung und Polyisocyanat unter Ausbildung
einer vernetzten hochmolekularen Polyurethanstruktur.
Man benutzt dabei im allgemeinen das sogenannte Zweikomponenten- oder Einkomponentenverfahren, Im ersteren
Pail werden die beiden Komponenten gegebenenfalls in einem Lösungsmittel zusammengemischt. Eine Reaktion
der beiden Komponenten läßt sich vollständig dabei nur dann, vermeiden, wenn man sich verkappter Polyisocyanate
bedient, ctie erst in der Hitze das freie Isocyanat ab«
spalten, deren Anwendung daher aber auf einzubrennende
Lackierungen beschränkt ist. Immerhin haben auch die Lackmischungen
mit freien Polyisocyanaten eine mehr oder weniger lange Lebenszeit (pot life), die es immerhin ermöglicht,
Lt A 9968 - 1 ■ *.
BAD ORIGINAL
108836/117«
Ie A 9968 Blatt
diese Lackmischungen in technisch befriedigender Weise mit Hand oder maschinell auf die Unterlagen aufzutragen, auf
denen sie dann durch Urethanbildung entgültig härten und vernetzen. Im Einkomponentensystem wird dagegen aus den
Polyhydroxylverbindungen und den Polyisocyanaten ein Addukt mit freien Isocyanatgruppen hergestellt, wobei nach dem
Auftrag durch den Einfluß des Wassers (Luftfeuchtigkeit)
Vernetzung erfolgt. Auch hierbei muß man dafür Sorge tragen, daß eine vorzeitige Vernetzung bei der Lagerung unterbleibt,
indem man zweckmäßig die Luftfeuchtigkeit ausschließt und/oder wasserbeseitigende Mittel zusetzt.
Auf der anderen Seite ist erwünscht, daß nach erfolgtem
Auftrag auf die Unterlagen eine möglichst schnelle Vernetzung und Trocknung der Lackschicht erfolgt. Dazu besteht
an sich die bekannte Möglichkeit, durch den Zusatz von Reaktionsbeschleunigern die Umsetzung der Komponenten
zu fördern. Die Forderung der beschleunigten Umsetzung auf der
Unterlage widerspricht aber der gleichzeitig zu erhebenden Forderung einer möglichst langen Verarbeitungsfähigkeit, da
ja die zugesetzten Katalysatoren in beiden Fällen in gleicher
Weise in Richtung einer Beschleunigung wirken. Man
könnte daran denken, der Lackmischung einen Katalysator erst kurz vor ihrer Applikation auf die Unterlage zuzufügen.
Das mag bei einem Handverfahren im kleinen MaSe möglich
I. X ,968 1Οββ36/1^Τ·
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ϊ 1821883
3 Le A 9968
Blatt
2
sein, verbietet sich aber bei großtechnischer maschineller
Applikation, da die Lackmisehungen in der Maschine längere Verweilzeiten, auch bei höherer Temperatur, durchmachen
und eine ungewollte Verkürzung der Verarbeitungsspanne (pot-life) durch die beschleunigende Einwirkung des Katalysators
nicht zu vermeiden ist. Man hat auch bereits daran gedacht, den Katalysator noch nachträglich nach dem
Auftragen der Lackmischung auf die Unterlage etwa durch Aufdüsen in gasförmigem Zustand aufzubringen, das aber erfordert
aufwendige zusätzliche maschinelle Einrichtungen. Überdies sind einer solchen technischen Möglichkeit zwangs
läufig nur einige wenige Katalysatoren zugänglich.
Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe.
Gegenstand der Erfindung ist das Lackieren von Oberflächen mit Polyurethanlacken, dadurch gekennzeichnet, daß man
auf die zu lackierende Oberfläche zunächst eine Lackschicht aus einem physikalisch trocknenden,einen für Isocyanat-Polyadditions-Reaktionen
an sich bekannten Katalysator enthaltenden Bindemittel und anschließend einen katalysatorfreien
Polyurethanlack aufbringt.
Auf diese Weise gelingt es, ohne Beeinträchtigung der Lagerstabilität und der Verarbeitungsfähigkeit einer Polyurethanlackmischung
die Trocknungszeit dieser Polyurethanlackmischung
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erheblich herabzusetzen. Dazu bedarf es auf die erfindungsgemäße Weise keines besonderen Arbeitsganges, da in aller
Regel Oberflächen in jedem Fall zweimal oder sogar mehrmals lackiert werden müssen. Es ist erstaunlich, daß man
auf diese Weise auch dickere Polyurethanlackschichten einwandfrei schnell durchhärten kann.
Das Verfahren eignet sich zum Lackieren von beliebrigen Unterlagen, insbesondere für die maschinelle Verarbeitung.
An Unterlagen seien beispielhaft genannt: Metalle wie ■ Aluminium oder Eisen, Asbestzement, Leder, Gummi, Papier,
Glas, Stein und Kunststoff und insbesondere auch mit besonderen Vorteilen Holz.
Die Aufträge erfolgen im übrigen in an sich bekannter Weise
wie in der Lackierungstechnik üblich z.B. durch Spritzen,
Sprühen, Tauchen, Rollen und Gießen.
Für die erste physikalisch trocknende Lackschicht eignen sich beliebige bekannte Bindemittel, z.B. Celluloseester,
Celluloseäther und Polymerisate oder Mischpolymerisate des
Vinylacetats, Vinylohlorids, Yinyiacetals, die auch teil
weise verseift und noch freie Hydroxylgruppen enthalten können.
Die Dicke dieser Grundierschicht ist für das erfindungsgemäße
Verfahren an sich ohne Bedeutung und richtet sich
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nach den üblichen Erfordernissen der Praxis, lediglich als Anhaltspunkt sei eine Schichtdicke von 5 bis 30yu.
genannt. ι
Diese Lackschicht soll beim Auftrag den für Isoeyanat-Polyadditionen
bekannten Katalysator enthalten. Solche Katalysatoren sind z.B. tertiäre Amine wie Hexahydrodimethylanilin,
Dirnethylb enzylamin, N-Äthylmorpholin, Triäthylendiamin,
Pentarnethyldiäthylentriamin, N,N'-dimethylamino-äthoxyäthanol,
N-Methyl-N'-dimethylamino-rathylpiperazin, Diaminoäthanol
und dessen Adipinsäureester; ferner Metallkatalysatoren wie z.B. Eisenacetylacetonat, Zinn-di-butyldilaurat, Zinn-II-octoat,
Zinn-II-naphthenat, Zinknaphthenat, Bleinaphthenat,
Bleioctoat. Derartige Katalysatoren finden sich in der Literatur reichhaltig beschrieben. Die Zusatzmenge beträgt
im allgemeinen 0,1 bis 10 Ji1 bevorzugt 1 bis 5 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Gewichtseinheit physikalisch trocknender Lacklösung.
Anschließend wird in an sich bekannter Weise der Polyu^etl
lack aufgetragen. Dazu eignen sich_jMswöhT"Einkpmponenten-
als auch Zweikomponentgiröysteme, die in der eingangs beschrie-
benen_¥e±Be auf der Unterlage vernetzen. Die aufzutragende
Polyurethanlackmischung enthält keine Katalysatoren mehr.
Pur diee# Polyurethanlackmischungen sind als Polyhydroxyl-
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~-τ _ k λ λ ^ λ
Le A 9968 Blatt fr
verbindungen die bekannten Polyester, Polyäther, PoIythioäther,
Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen öle als Beispiel ebenso zu nennen wie auf der Isocyanat-Seite
aliphatische und aromatische Polyisocyanate, z.B. Hexamethylendiisocyanat, das Isocyanurat des Hexamethylendiisocyanats,
das Biuret des Hexamethylendiisocyanats, Toluylendiisocyanat, das Isocyanurat daraus oder das Mischisocyanurat
desselben mit Hexamethylendiisocyanat, das Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Trimethylolpropan mit 3 Mol Toluylendiisocyanat.und
rohes 4,4t-Diphenylmethandiisocyanat.
Polyhydroxyverbindungen und Polyisocyanate für Polyurethanlackmischungen
befinden sich ebenfalls reichlich in der Literatur. Zu erwähnen sind besonders noch Einkomponentenlacke,
die freie NCO-Gruppen enthalten und mit Hilfe der Luftfeuchtigkeit trocknen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine außerordentlich
rasche Trocknung der lackierten Oberflächen, die durch "Wärmeeinwirkung noch weiter verkürzt werden kann. Dies
gilt auch für verhältnismäßig dickschichtige Decklacke.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Beschleuniger enthaltenden
Grundlacks hat noch den Vorteil, daß er gleichzeitig als Grundierung wirkt, die insbesondere bei Holz das übliche
Vorbehandeln ersetzt und auf saugfähigen Untergründen das Wegschlagen der späteren Deckschicht verhindert und dadurch
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die Ausbildung eines gleichmäßigen Lackfilmes ermöglicht.
Außerdem wird in vielen Fällen das optisch starke Hervortreten der Holzmaserung, das bei der Holzlackierung auch
als "Anfeuern des Untergrundes" bezeichnet wird, vermieden
und in vielen Fällen die Haftung zum Untergrund verbessert. Die Grundierungen mit Lacken auf Basis physikalisch trocknender
Bindemittel trocknen im allgemeinen schnell und können durch entsprechende Auswahl der Lösungsmittel bzw.
durch Zugabe von Zinkstearat auf schnelle Schielfbarkeit
eingestellt werden. Diese beschleunigerhaltigen Lacklösungen haben unbegrenzte Standzeit und behalten ihren beschleunigenden
Effekt nach dem Aufbringen auf das Substrat
bis zu mehreren Tagen.
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1S21883
Ie A 9968 Blatt St
Auf Glasplatten, Gummi, Pappen und Tannenholzjd.pd-ein«—_____
10 #ige Lösung eines Mischpolymerisates, bestehend aus Vinylchlorid und Vinylaceta, gelöst in Methylisobutylketon/
Äthylglykolacetat im Verhältnis 1:1, mit einem Zusatz von
2 1» Fentamethyldiäthylentriamin, berechnet auf Gesamtlösung,
aufgetragen.
Nach etwa drei Stunden werden die so grundierten Materialien mit einem Polyurethan-Zweikomponentenlack überspritzt. Der
Polyurethanlack besteht aus einem Polyester auf Basis Adipinsäure, Äthylenglykol und Trimethylolpropan (OH-Zahl 220)
und einem Polylsocyanat aus 3 Mol Toluylendiisocyanat und 1 Mol Trimethylolpropan. Der Bindemittelgehalt des Polyurethanlackes
beträgt 30 #; das Verhältnis von NCO/OH ist 1.
Dabei werden folgende Trockenzeiten festgestellt:
Grundierung
mit -— Beschleuniger |
ohne Beschleuniger |
|
Tannenholz | 10 min. | >180 min. |
Glas | 10" | 200 » |
Grummi | 35 " | >180 " |
Pappe | 14 « | >180 « |
Unter Trockenzeit wird hier im Gegensatz zur sogenannten "Staubirocknung" absolute Griffestigkeit des lackierten
Materials verstanden. Die Schichtdicke der Grundierung beträgt
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Ie A 9968 Blatt r
auch in allen folgenden Beispielen etwa 10/i. Die Schichtdicken
des Polyurethan-Decklackes betragen in diesem Falle - 70/1. Die l?roekejizeit wird bei 23°(C und 50 # relativer
-IiUftfeuchte ermittelt.
Die im Beispiel 2 genannte 10 #ige G-ründierlösung enthält
jetzt 2 ?6 N,N1-Endpäthylenpiperazin. Die damit grundierten
Materialien werden nach 20 Stunden mit einem Polyurethan-Zweikomponentenlack überspritzt. Der Polyurethanlack hat
einen Bindemittelgehalt von 30 # und besteht aus 1 Teil
eines Polyesters aus Adipinsäure, Äthylenglykol und Trimethylölpropan
(OH-Zahl 220) und 1 Teil eines Polyesters aus Phthalsäure, Adipinsäure, Trimethylolpropan (OH-Zahl
290). Als Isocyanat-Komponente diente das Polyisocyanat aus
Beispiel 1. Das Verhältnis von NCO/OH ist 1. Die bei 45 %
relativer Feuchte und 23°C ermittelten Trockenzeiten betragen:
Beschleuniger
Beschleuniger
Tannenholz Eichenholz Glas
10 | min | 240 | min |
10 | η | 240 | Il |
12 | Il | 250 | Il |
Die Schichtdicke der Decklackierung beträgt etwa 60yu.
La A 9968
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- 9 -
Ie A 9968 Blatt
ΊΟ
Eine 10 #ige Lösung von Polyvinylbutyral wird mit 2 #
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthylpiperazin, berechnet auf
Gesamtlösung, versetzt und auf Tannen- und Eichenbretter aufgetragen. Die grundierten Hölzer werden nach drei Stunden mit einem Polyurethan-Einkomponentenlack überspritzt.
Der Polyurethan-Einkomponentenlack besteht aus 8 Mol Toluylendiisocyanat, 1 Mol Polypropylenglykol (Molekular-Gewicht 1000), 1 Mol 1,3-Butandiol und 2 Mol Trimethylolpropan_ Die 60 #lge Lösung dieses Polyurethan-Einkomponentenlackes enthält 6 # NCO. Die Trocknung der Decklackierung
beträgt auf der beschleunigerfreien Grundierung mehr als 120 Minuten, auf der beschleunigerhaltigen Grundierung
dagegen 20 Minuten.
Eine Grundierlösung aus 10 Teilen eines Mischpolymerisates aus Vinylacetat und Vinylchlorid und 90 Teilen eines Lösungsmittelgemisches aus Methylisobutylketon, Äthylglykolacetat,
wird mit 2 # Dibutylzinndilaurat, bezogen auf Gesamtlösung,
versetzt. Diese Lösung wird auf Glasplatten, Eichen- und Tannenbretter aufgetragen. Die Schichtdicke dieser Grundierung beträgt etwa 10/1. Die so grundierten Materialien werden
nach vier Stunden mit einem Polyurethan-Zweikomponentenlack ,mit einem Bindemittelgehalt von 30 # überspritzt. Der PoIy-V ." 109835/1178 · ·
BAD ORIGlNAL
Le A 9968 ... - 10 -
Le A 9968 Blatt
A4
urethanlack besteht aus einem hydroxylgruppenhaltigen Polyester aus Phthalsäure und Trimethylolpropion (OH-Zahl 260)
und einem Biuretpolyisocyanat aus HexamethylendÜsocyanat (23f>
NCO). pie Schichtdicken der Polyurethan-Decklacke betragen 50 - 70 /i. Folgende Trockenzeiten werden bei 45 #
relativer Feuchte und 23°C festgestellt:
min | ohne Beschleuniger |
|
G-rundierung | "W | >24O min |
mit Beschleuniger |
η | >240 »- |
18 | >240 " | |
18 | ||
18 |
Eichenholz
Tannenholz
Glas
Tannenholz
Glas
Eine 10 #ige Lösung eines anverseiften Mischpolymerisates
aus Vinylchlorid und Vinylacetat enthält etwa 1,5 # Dimethylaminoäthoxyäthanol,
berechnet auf Gesamtlösung. Sie mit dieser Lösung grundierten Eichen- und Tannenbretter werden nach
vier Stunden mit einem Polyurethan-Zweikomponentenlack mit
35 % Bindemittelgehalt überspritzt. Der Polyurethanlack besteht
aus 1 Teil eines Polyesters aus Adipinsäure und Äthylenglykol
(OH-Zahl 170) und 3 Teilen eines Polyesters aus Trimethylolpropan, gesättigter Fettsäure, Phthalsäure und
Adipinsäure (OH-Zahl 165) und einem polymeren ToluylendiiBO-cyanat
mit Isocyanurat-Struktur. Die Schichtdicken der Decklackierungen
betragen 50 - 70/i. Folgende Trockenzeiten
109835/1178 Le A 9968 - 11 - bad
Le A 9968 Blatt
werden beobachtet:
mit
Beschleuniger
Beschleuniger
ohne Beschleuniger
Eichenholz 15 min 70 min
Tannenholz 16 min 75 "
Eine 10 #ige Lösung von Celluloseacetobutyrat in Äthylacetat/Äthylglykolacetat
(2:1) mit 2 # Dimethylamlnoäthylbenzol, berechnet auf Gesamtlösung, wird auf Buchenholz,
Asbestzement und Stahlblech aufgestrichen. Die Schichtdicke
der trockenen Filme beträgt etwa 8/i. Nach 1,5 Stunden werden die so grundierten Materialien mit einem Polyurethan-Einkomponentenlack
aus 20 Teilen Straßenteer, 10 Teilen Polypropylenglykol (Molekular-Gewicht 1000), 7 Teilen eines
verzweigten Polypropylenglykols (OH-Zahl 150), 20 Teilen 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 40 Teilen Lösergemlsch
(Xylol, Äthylglykolacetat, Butylaceta 2:1:1) überstrichen. Die Schichtdicke der Decklacke beträgt etwa 60/x. Folgende
Trockenzeiten werden bei 230C und 40 $>
relativer Luftfeuchte beobachtet:
Grundierung
mit | ohne | |
Beschleuniger | Beschleuniger | |
Buche | .60 min | >180 min |
Asbestzement | 45 n | >180 w |
Stahl | 45 " | >18Q « . |
109835/1178 | ||
BAD ORiGiNAL | ||
Le A 9968 | -12-. |
Claims (1)
- Le A 9968 BlattPatentanspruch:Verfahren zum Lackieren von Oberflächen mit Polyurethanlacken, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die zu lackierende Oberfläche zunächst eine Lackschicht aus einem physikalisch trocknenden,einen für Isocyanat-Polyadditions-Reaktionen an sich bekannten Katalysator enthaltenden Bindemittel und anschließend einen katalysatorfreien Polyurethanlack aufbringt .Le A 9968 - 13 -109835/117 8
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