DE1644768C3 - Beschichtungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein ßeschichtungsma- .vs terial auf der Grundlage von Zelluloseätherp und/oder Zelluloseestern, araliphatischen Kohlenwasserstoffen, Stabilisierungs- und Antioxidationsmitteln sowie gegebenenfalls Harzen, Weichmachern und Wachsen. Es ist bekannt, Werkstücke, speziell solche, die fein bearbeitete Oberfläche aufweisen, oder bruchgefährdet oder mit Präzision hergestellt sind, mit einer homogenen Beschichtung zu versehen, die einen gemeinsamen Körper mit dem Werkstück bildet, sich den Formdetails des Werkstücks anpaßt, und sich leicht und ohne besonderes Werkzeug oder Einrichtung wieder abnehmen läßt (vergleiche Merkblätter der Firma Hercules Powder Company (1949), Februar 1952, über »Ethyl Cellulose« und »Easy-off Overcoats for Metal Parts«; US-PS 30 51 670). Die bekannten Beschichtungsmaterialien auf der Grundlage von Zelluloseäthern und/oder Zelluloseestern, für die auch bereits vorgeschlagen wurde, Naphthenöl beizugeben, haben bisher beträchtlich hohen Herstellungspreis und bieten auch nur unzureichende Stabilität bei den üblichen Benutzungsbedingungen. Dies ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, daß solche Beschichtungsmaterialien bei ihrer Benutzung über mehrere Tage auf Temperaturen in der Größenordnung von 180 bis 190° erhitzt werden müssen, wobei die Badoberfläche unter fo ständiger Oberflächenerneuerung in ständiger Berührung mit der Luft steht Es kommt dabei unvermeidlich zu Oxydations- und Überhitzungserscheinungen, die zu einer Verschlechterung der Zusammensetzungen führen, um so schneller als die Aufbringungstemperaturen ft.s erhöht sind. Bei den bekannten Beschichtungsmaterialien ist außerdem der erreichte Korrosionsschutz der beschichteten Oberflächen nur beschränkt, weil sich die bekannten Beschichtungsmaterialien schnell ansäuern. Ähnlich verhält es sich auch bezüglich der Fähigkeit, Schutz gegen Stoß und Handhabung der Werkstücke zu bieten, da sich mit Oxydations- und Überhitzungserscheinungen auch gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften der Beschicntungsmaterialien verschlechtern.

Schließlich bräunen die Beschichtungen und verlieren ihre Transparenz, was dazu führen kann, daß an den Werkstücken angebrachte Marken und sonstige Zeichen nicht mehr leicht identifiziert werden können.

Diese Mangel treten auch bei bekannten beschichtungsmaterialien auf, die 0,1 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent des Feststoffgehalts kristallines Polymer von Polyvinyl-Cyclohexan, Polyallyl-Cyclohexan oder PoIy-4-Phenyl-l-Buten enthalten (vergleiche US-PS 30 57 670).

Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß sich die oben angesprochenen Mangel dadurch sehr zufriedenstellend beseitigen lassen, daß flüssige araliphatische Kohlenwasserstoffe und in wesentlich größerer Menge dem Beschichtungsmaterial beigegeben werden.

Gemäß der Erfindung besteht das Beschichtungsmaterial aus

1) 18 bis 45 Gewichtsprozent Zelluloseäthern und/oder Zelluloseestern,

2) 35 bis 60 Gewichtsprozent flüssigen araliphatischen Kohlenwasserstoffen, die durch Umsetzen von einem oder mehreren aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem oder mehreren araliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators und anschließender Rektifikation hergestellt worden sind, oder

2a) 30 bis 70 Gewichtsprozent eines Gemisches derartiger araliphatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Mineralöl, wobei der Mineralölanteil 10 bis 80 Gewichtsprozent betragen soll,

3) 0 bis 20 Gewichtsprozent Harzen,

4) Obis IOGewichtsprozent Wachsen,

5) 0 bis 65 Gewichtsprozent Weichmachern,

6) 0,1 bis 2 Gewichtsprozent Stabilisatoren, Antioxydationsmitteln und Neutralisationsmitteln.

Derartiges Beschichtungsmaterial benötigt geringere Temperaturen für die Beschichtung von Werkstücken und bildet klare transparente Häute mit angenehmem Geruch, mit guter Schutzwirkung gegen Stöße, gegen langzeitige Berührung mit Wasser, Salzlaugen und korrosiven chemischen Lösungen sowie mit guter Schutzwirkung gegen Wettereinflüsse. Diese Häute haben auch eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur und genügen damit insbesondere den Bedingungen für heiße Länder.

Die Bezeichnung »araliphatische Kohlenwasserstoffe« steht für flüssige Polymerisationsprodukte von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit araliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen. Es kann sich dabei um Fraktionen spezieller Erdöle handeln oder auch um synthetisch hergestellte Kohlenwasserstoffe. Insbesondere können die für die synthetische Herstellung der araliphatischen Kohlenwasserstoffe benutzten araliphatischen Kohlenwasserstoffe durch Fisher-Tropsch-Synthese oder durch Polymerisation von Olefinen wie Äthylen, Propylen oder Butylen hergestellt werden. Es kann sich auch um Olefine handeln, die durch Dehydrochlorieren von Chloroparaffinen, d. h. chlorierten Paraffinen, oder durch thermisches Kracken von Paraffinen gewonnen werden. Das

ι erisieren mit aromatischen Kohlenwasserstoffen b°n mit Hilfe von Katalysatoren, beispielsweise Aluminiumchlorid. Zinkchlorid, Schwefelsäure, OrthonhosDhorsäure usw., erfolgen.
Man kann auf diese Weise klare Produkte mit einem ehr oder weniger großen Molekulargewicht erhalten, H- eine größere Verträglichkeit als die Mineralöle mit Jl η Arten von Resinen, d.h. Harzen, bieten. Die Gewonnenen Produkte können mit Weichmachern aus Mineralölen oder pflanzlichen ölen versetzt werden, haben einen zwischen 40 und 60 schwankenden Anilinpunkt, einen zwischen 125 und 205° schwanken- aL Flammpunkt einen leicht aromatischen Geruch, ne eeringe Dichte zwischen 0,870 und 0,880 und rhließlich einen Dampfdruck bei 220°, der nicht über Vi mm Quecksilbersäule hinausgeht, auch wenn man die Henkbar flüchtigsten Produkte der im Rahmen der Frfindung liegenden Produktegruppe betrachtet.

Solche araliphatischen Kohlenwasserstoffe bieten Hen Vorteil daß sie wegen ihrer besonderen ausgleichenden und in Einklang bringenden Eigenschaften Gemische von wenig verträglichen Bestandteilen bei allen Temperaturen homogen machen. Auf diese Weise elinet es in Beschichtungsmaterialien die teueren Bestandteile bis etwa 35% herabzusetzen, wodurch solche Beschichtungsmaterialien billiger werden und außerdem noch bessere Eigenschaften erhalten.

Für die im Rahmen der Erfindung zwischen 0 und 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent als Hilfsstoffe oder Füllstoffe der Zellulosedenvate oder als Weichmacher zu benutzenden Harze kommen

ⁱⁿ ^Glykolester oder Glykol oder Penthaery thrit und von hydrogeniertem Colophonium; modifizierte Alkydharze;
Harnstoff-Formaldehyd-Harze; Harze aus Harnstoff, Melamin und Formaldehyd; Cumaron-Harze und Inden-Harze; veresterte Naturkautschuke; reine oder modifizierte Phenolharze; Ary lsulf onamidharze;
chlorierte Diphenylharze,
metallische Resinate usw.

Für die in Mengen zwischen 0 und 10 Gew.chtspro-₇ent vorzugsweise 1 bis 8 Gewichtsprozent, das Berühren verbessernden und das Abschwitzen verhindernden Wachse kommen in Betracht: Ester von Fettsäuren mit
hohem Molekulargewicht;
Amide von Fettsäuren, Bienenwachs; japanisches Candelillawachs, Oricuri; Montanwachs; Walrat; Launnalkohole; Cetylalkohole; Stearinalkohole; Leinöl-Fettsäuren; Stearinsäure; Paraffin; hydrogeniertes Rizinusöl;
mikrokristalline Wachse usw. Für die in Mengen zwischen 0 und 65 Gewichtsprozent vorzugsweise 5 bis 35 Gewichtsprozent, vorzusehenden Weichmacher kommen in Betracht: phosphorsaure Ester, Phthalate, Abietate; Citrate; Tartrate; Methylcyclohexyl-lactat; MannitpropionatjMethylcyclohexyloxalat;

Ricinoleate; Adipate; Sebacate; Laurinsäure-Butylamid;
Diäthyldiphenyl-Harnstoff; Fettsäuren; rohe oder geblasene öle von Rizinus, Baumwolle, Leinen oder Getreide.
Für die 0.1 bis 2 Gewichtsprozent Stabilisatoren, Antioxydationsmittel und NeutralisatJonsmitte! kommen in Betracht:

Phenol und dessen Derivate; Epoxyharze-, epoxydierte öle; Metallcarbonate. Zur Benutzung der Beschichtungsmaterialien gemäß der Erfindung sind diese durch Wärme zu verflüssigen, und zwar im allgemeinen durch Erwärmen auf Temperaturen von 150° bis 190°. Die zu beschichtenden Werkstücke sind in die verflüssigten Beschichtungsmaterialien einzutauchen. Die Berührungszeit kann dabei auf einige Sekunden beschränkt sein, so daß die zu beschichtenden Werkstücke mit dem Material überzogen oder benetzt sind.

Im folgenden werden einige typische Ausführungsbeispiele für Beschichtungsmalerialien gemäß der Erfindung sowie Resultate von mit ihnen ausgeführten Versuchen und Vergleichsbeispiele mit bekannten Materialien wiedergegeben.

Für die Durchführung solcher Versuche wurden ίο jeweils etwa 1 kg des jeweiligen Beschichtungsmaterials in einem Stahlbehäiter mittels eines Luftbades erwärmt, das selbst wieder durch ein ölbad mit elektrischen Heizwiderständen erhitzt wurde.

Die Gesamtheit wurde ständig durch fortgesetzte Temperaturmessung und automatische Regelung gesteuert. Das Fassungsvermögen jedes Behälters war etwa 2 Liter. Jedes Beschichtungsmaterial wurde während der Dauer des Versuches mit der freien Luft in Berührung gelassen, wobei die Standhöhe des ge- yo schmolzencn Materials bei etwa ²A der Höhe des Behälters lag.

Nach sorgfältiger Entgasung des jeweils zu untersuchenden Beschichtungsmaterials wurden für die Messungen der Zugfestigkeit, der Dehnung, der Dicke und 15 des Ausschwitzens der Schutzhäute unmittelbar metallische Probestücke beschichtet Die Besehichtungstemperatur wurde nach den vorhergehenden Versuchen dahingehend gewählt, daß mit einem neuen Material auf einem Probestück aus Stahl von 3 mm Eigendicke eine 40 Beschichtung mit einer Dicke von 2 mm ±5% erzielt wurde. Für den Verlauf der Versuche wurde diese Temperatur konstant gehalten. Die Beschichtungsmaterialien wurden nicht gerührt, und die Tauchdauer der Probestücke lag bei 5 Sekunden. Die Ausschwitzung 45 wurde nach einem Aufenthalt im Wärmeschrank von Stunden bei 7 Γ gemessen. Die in den folgenden Beispielen mit »Teile« bezeichneten Angaben sind Gewichtsangaben.

>o Ausführungsbeispiel 1 a

Äthylzellulose

Klares mikrokristallines Wachs, schmelzend bei 77°
p-Cumaron-inden- Harz,
⁵⁵ schmelzend bei 80 bis 85°

Araliphatischer Kohlenwasserstoff mit Molekulargewicht 320
Klares Paraffinöl mit einer Viskosität nach E η g 1 e r von 6,1 bei 50°
⁽'° Octylphenol

Der in diesem Ausführungsbeispiel benutzte araliphatische Kohlenwasserstoff ist ein solcher, den man erhält, wenn Propylen auf Benzol in Gegenwart von AlCh <>5 polymerisiert wird, und das rohe Polymerisationsprodukt unter atmosphärischem Druck und unter Zurückhaltung der zwischen 270 und 355° abdampfenden Fraktion rektifiziert wird.

20 Teile 8 Teile 7 Teile

49 Teile

15 Teile 1 Teil

Vergleichsbeispiei Ib

Äthylzellulose

Klares mikrokristallines Wachs,
schmelzend bei 77°
p-Cumaron- und Indenharz,
schmelzend bei 80 bis 85°
Naphthenöl (Viskosität nach
Engler 2,57 bei 50°)
Octylphenol

Dieses Vergleichsbeispiei unterscheidet sich vom

Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß anstelle von

Teile araliphatischem Kohlenwasserstoff und Paraffinöl

Maphihenöl benutzt wurde. In beiden Fällen war man

Teile s bestrebt, einen Aniiinpunkt zwischen 60 und 75°

einerseits für araliphatischen Kohlenwasserstoff und

Teile Paraffinöl und andererseits für Naphthenöl einzuhalten.

Der Vergleich der Eigenschaften der nach den beiden

Teile Beispielen erzielten Häute ergibt sich aus folgender Teil ίο Tabelle:

gealtert
(85 Std.)

1 b
neu

gealtert (K5 Std.)

Beschichtungstemperatur ("C)
Dicke (mm)
Zugfestigkeit (kg/cm²)
Dehnung(%)
Ausschwitzung (%)
Flammpunkt ("C)
Abnahme (%) der Zugfestigkeit
Abnahme (%) der Dehnung

Ausführungsbeispiel 2a

Äthylzellulose

Ester von Pentaerythrit und

hydrogeniertem Colophonium

Rohes Rizinusöl

Araliphatischer Kohlenwasserstoff mit Molekulargewicht 370

Weißes Paraffinöl (Viskosität nach Engler 6,5bei50°)

Methylphenol

29,6

165

11,1

24 Teile

5 Teile 5 Teile

55 Teile

10 Teile 1 Teil

155 Π0 170

2,2 2,0 2,2

26,3 28,7 23,4

70 58 49

_ 6,0

— 170

18,5

15,5
die zwischen 315 und 390°

Der araliphatische Kohlenwasserstoff mit Molekulargewicht 370 ist wie im Beispiel la hergestellt, aber es handelt sich dabei um
ausdampfende Fraktion.

Vergleichsbeispiel 2b

Äthylzellulose 24 Teile

Ester von Pentaerythrit und

hydrogeniertem Colophonium 5 Teile

Rohes Rizinusöl 5 Teile

Klares Naphthenöl (Viskosität nach

Engler 6,7bei50°) 65Teile

Methylphenol '■ Teil

Der Vergleich der Eigenschaften der aus diesen beiden Beispielen gewonnenen Schutzhäute ergibt:

Beschichtungstemperatur ("C)

Dicke (mm)

Zugfestigkeit (kg/cm²)

Dehnung(%)

Flammpunkt ("C)

Abnahme (%) der Zugfestigkeit

Abnahme (%) der Dehnung

In diesen beiden Beispielen kommt die Wirkung der Erhitzung klar zum Vorschein. Für das Material nach Vergleichsheispiel 2b war man gezwungen, während des Versuches eine Temperatur von 180° aufrechtzuerhalten, weil man erst bei einer Temperatur von etwa 170° ein homogenes Gemisch erzielen konnte und es nötig gewesen ist, eine Temperatur von 180° zu benutzen, um eine Beschichtungsdicke von 2 mm zu erzielen, während im Fall des Beispiels 2a durch die Benutzung des araliphatischen Kohlenwasserstoffs eine Temperatur von 160° genügte. Der Gewinn ist beträchtlich. Das Produkt nach Vergleichsbeispiel 2b ergibt nach

2a	gealtert	2b	gealtert
neu	(85 Std.)	neu	(85 Std.)
	160		180
160	2,3	180	2,2
2,0	37,8	2,0	33,0
40,2	65	39,7	48
68	—	60	—
195		201
5,9		16,8
4,4	20,0

Alterung Schutzhäute mit starker Färbung bzw. Verfärbung.

Ausfuhrungsbeispiel 3a

Zellulose-Acetobutyrat 30 Teile Araliphatischer Kohlenwasserstoff

mit Molekulargewicht 370 39 Teile

Rohes Rizinusöl 20 Teile

Λ-Methylstyrol-Harz iöTeiie

Magnesiumcarbonat 0,1 Teil

Epoxyharz 1 Teil

Vergleichsbeispiel 3b

Zellulose-Acetobutyrat

Rizinusöl

30 Teile
59 Teile Ä-Methylstyrol-Harz
Magnesiumcarbonat
Epoxyharz

Der Vergleich der mit diesen beiden Beispielen gewonnenen Schutzhäute ist wie folgt:

10 Teile 0,1 Teil 1 Teil

Beschichtungstemperatur (°C)
Dicke (mm)
Zugfestigkeit (kg/cm²)
Dehnung(%)
Ausschwitzung (%)
Flammpunkt (⁰Q
Abnahme (%) der Zugfestigkeit
Abnahme {%) der Dehnung

Die Unterschiede sind bier sehr bezeichnend. Es ist auch zu beachten, daß die im Ausführungsbeispiel 3a benutzten araliphatischen Kohlenwasserstoffe aliphatischen Bestandteil alkoholischer Art aufweisen, und die einzigen öligen Produkte mineralischer Herkunft sein dürften, die mit Zellulose-Acetobutyrat verträglich sind. Sie unterscheiden sich von den bei den anderen Ausführungsbeispielen benutzten araliphatischen Koh-

3a	gealtert	3b	gealtert
neu	(100 Sld.)	neu	(100 Std.)
	150		175
150	2,0	175	2,0
2,0	43,7	2,1	34,6
44,2	55	40,0	60
56	—	61	—
5,5	—	5,0	—
195		235
1,1		13,5
1,8	1,6

lenwasserstoffen dadurch, daß speziell in Anzahl der Kohlenstoffatome entsprechende Alkohole als aliphatische Kohlenwasserstoffe bei der Herstellung der araliphatischen Kohlenwasserstoffe benutzt wurden. Die im Ausführungsbeispiel 3a benutzten araliphatischen Kohlenwasserstoffe sind im übrigen eine Fraktion, die bei 315 bis 390° ausdampft

Ausführungsbeispiel 4

Zellulose-Acetobutyral	25,0 Teile	Stabilisierungsmittel
Araliphatischer Kohlenwasserstoff		35 (epoxydiertes Soyaöl)
mit Molekulargewicht 450	30,0 Teile	Chelat-Bildner
Klares Mineralöl (Viskose nach		Magnesiumcarbonat
Engler 9,2bei50°)	12,0 Teile	Duftstoff
Dioctyl-Phthalat	30 Teile

2,0 Teile 0,85 Teile 0,10 Teile 0,05 Teile

Claims (6)

Patentanspruch: Beschichtungsmaterial auf der Grundlage von Zelluloseäthern und/oder Zelluloseestern, araliphatischen Kohlenwasserstoffen, Stabilisierungs- und Antioxydationsmitteln sowie ggf. Harzen, Weichmachern und Wachsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial aus

1) 18 bis 45 Gewichtsprozent Zelluloseäthern und/oder Zelluloseestern,

2) 35 bis 60 Gewichtsprozent flüssigen araliphatischen Kohlenwasserstoffen, die durch Umsetzung von einem oder mehreren aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem oder mehreren aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators und anschließender Rektifikation hergestellt worden sind, oder

2a) 30 bis 70 Gewichtsprozent eines Gemisches derartiger araliphatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Mineralöl, wobei der Mineralölanteil 10 bis 80 Gewichtsprozent betragen soll,

3) 0 bis 20 Gewichtsprozent Harzen,

4) 0 bis 10 Gewichtsprozent Wachsen,

5) 0 bis 65 Gewichtsprozent Weichmachern,

6) 0,1 bis 2 Gewichtsprozent Stabilisatoren, Antioxydationsmitteln und Neutralisationsmitteln

besteht.