DE1769168C3 - Durch UV-Bestrahlen härtbare Polyesterform- und Überzugsmassen - Google Patents

Durch UV-Bestrahlen härtbare Polyesterform- und Überzugsmassen

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DE1769168C3
DE1769168C3 DE19681769168 DE1769168A DE1769168C3 DE 1769168 C3 DE1769168 C3 DE 1769168C3 DE 19681769168 DE19681769168 DE 19681769168 DE 1769168 A DE1769168 A DE 1769168A DE 1769168 C3 DE1769168 C3 DE 1769168C3
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Description

cine hervorragende Dunkel-Lagerstabilität. So ist z. B. eine 2 Gewichtsprozent 2-Phenylthio-i-butvro-
phenon 2-p-Methylphenylthio-i-butyrophenon, 2 C mcn^henylthiopropiophenon, 2-Pentachlorphenyt th.o-2-phenyl-acetophenon oder 2-Pentachlorpheny üuo-2-naphthyl-acetonaphthon enthaltende styrolf "ehe Losungeines ungesättigten Polyesters bei Raumtempe! ratur praktisch unbegrenzt haltbar und z. B akstabi>s Einkomponentensystem hervorragend geeignet
von etwa 01 bis etwa 5 Gewicl^rS "fsweise von etwa 0 5 bis etwa 2,5 Gewichtsprozent, und
"!5,TSf Γ °der im Gemisch miteinander
Als Strahlenquellen zur Durchführung der Photo- „ polymerisation können natürliches Sonnenlicht oder
So? snnStrahler' deren Emission im Bereich von 250 bis 500 nm, vorzugsweise 300 bis 400 nm liest verwendet werden. Vorteilhaft sind Quecksilberdampf.; Xenon- und Wolfram-Lampen, insbesondere spezielle Leuchtstofflampen nut Emissionen oberhalb 300 nm In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Paraffinausschw.mmze.ten von Lösungen eines typischen photopolymensierbaren ungesättigten Polyesters aus Maleinsäure, Phthalsäure und Propylenglykol-l 2 in « Styrol gegenübergestellt, wie sie ^i Ve!fwendung einerseits von bekannten und andererseits von erfindungsgemaßen Photoinitiatoren erhalten werden Die Sensibilisatoren sind jeweils in Mengen von 1 m-Mol der Mischung von 10 g einer 65 Gewichtsprozent Feststoff enthaltenden Lieferform, 2 g Styrol und 01 g einer lOgew.chtsprozentigen Lösung von Paraffin
vPi c !?· I } in ToIuo1 zug«etzt. Die 500μm üicken Schichten werden der Strahlung einer Leuchtstofflampe (Osram-Lampe für Pauszwecke 40 Watt *. Länge 97 cm) im Abstand von 5 cm ausgesetzt!
Tabelle 1
Paraffinausschwimmzeiten nach min eines typischen Polyesterharzes, das mit 1 mMol verschiedener Photoinitiatoren pro 10 g Lieferform, 2 g Styrol und 0,1 ml Paraffin-Lösung versetzt ist.
Photosensibilisator
Einwaage Ausschwimm-(1 mMol) zeiten des in mg Paraffins nach min
45
Vergleichs- versuche
4,4'-Dimethyl-diphenyl- 246 2,3
disulfid
Bis-(isopropyloxy-thio- 270 3,0
formyl)-disulfid
Benzoin 212 3,2
Benzoinäthyläther 240 0,8
2-Phenylthio-acetophenon 228 1,3
2-n-Butylthio-2-phenyl- 284 1,5 acetophenon
2-Phenylthio-2-phenyl- 304 0,8
acetophenon
2-(4-Methylphenylthio) 360 0,8
2-phenyl-acetophenon
2-(4-tert.-Butylphenylthio)- 318 0,9 2-phenyl-acetophenon
Nach 30 Minuten langem Bestrahlen werden farblose Beschichtungen erhalten, mit Ausnahme der
6o jenigen, die Benzoin und Benzoinäthyläther enthalten, diese weisen geringe Gelbverfärbung auf.
Unter ungesättigten Polyestern sind die üblichen Polykondensationsprodukte «,^-ungesättigter Dicarbonsäuren, gegebenenfalls in Mischung mit gesättigten Dicarbonsäuren, mit Polyolen zu verstehen.
Copolymerisierbare, monomere Verbindungen sind die ungesättigten Verbindungen, deren C — C-Doppelbindungen durch Halogeiiatome oder durch Carbonyl-, Cyanid-, Carboxyl-, Ester-, Amid-, Äther-, Arylgruppen oder durch Kohlenstoffdoppel- und Kohlensioffdreifachbindungen aktiviert sind, vorzugsweise Styrol, ferner z. B. a-Methylstyrol, Vinyltoluol, Acrylsäure- und Methacrylsäureester und entsprechende Amide.
Bei der Herstellung von Form- und Überzugsmassen können die in der Polyesterchemie üblichen Zusätze zugegen sein.
Die Form- und Überzugsmassen sind durch Zusatz üblicher Inhibitoren, z. B. p-Benzochinon, Hydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin oder Kupferverbindungen, z. B. Kupfernaphthenat, in den bekannten Mengen stabilisiert.
Gegebenenfalls können Polymerisationskatalysatoren, z. B. Peroxide in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 4 Gewichtsprozent, mitverwendet werden. Geeignete Peroxide sind z. B. tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxicl, Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, insbesondere Methyläthylketonperoxid und Cyclohexanonperoxid. Die Zugabe von Peroxiden bewirkt eine verbesserte Haftung der ausgehärteten Überzüge auf der Unterlage.
In Verbindung mit der Verwendung von Ketonperoxiden können zur beschleunigten Durchhärtung Metallverbindungen, wie Kobalt-, Zirkon- und Vanadinnaphthenat oder Metallchelate, z. B. Kobalt- und Zirkonacetylacetonat, zugesetzt werden. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Peroxiden und Metallbeschleunigern ist die Lagerstabilität der Massen allerdings herabgesetzt. Es empfiehlt sich deshalb, in einem solchen Fall nach der Aktivgrundmethode zu arbeiten, bei der die Überzugsmasse auf eine zuvor auf den Untergrund aufgetragene, peroxidhaltige Schicht aufgebracht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäß zu verwendenden Photoinitiatoren bei solchen Überzugsmassen anzuwenden, denen Paraffin oder Wachs oder wachsartige Stoffe zugesetzt sind, die bei Beginn der Polymerisation ausschwimmen und die inhibierende Wirkung des Luftsauerstoffs verhindern.
Zum Schutz von lichtempfindlichen Untergründen, z. B. hellen Hölzern, können den Form- und Überzugsmassen geringe Mengen von üblichen UV-Absorbern zugesetzt werden, ohne daß die Reaktivität wesentlich beeinträchtigt wird.
Ferner können geringe Mengen an üblichen Trägerund Füllstoffen sowie Thixotropiemitteln, z. B. Glasfasern, synthetische Fasern, Kieselsäure und Talkum, in den Form- und Überzugsmassen während der Photopolymerisation zugegen sein.
Beispiel 1
Ein ungesättigter Polyester, hergestellt durch Kondensation von 152 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid, 141 Gewichtsteilen Phthalsäureanhydrid und Gewichtsteilen Propandiol-1,2, wird mit 0,045 Gewichtsteilen Hydrochinon versetzt und 65gewichtspro-
zentig in Styrol gelöst Jeweils 100 Gewichtsteilen der erhaltenen Harzlieferform werden 20 Gewichtsteile Styrol, 1 Gewichtsteil einer lOgewichtsprozentigen Lösung von Paraffin (Fp 52 bis 53 0C) in Toluol sowie verschiedene Photoinitiatoren zugemischt. Die so gewonnene Lösung bringt man mit einem Filmzieher (500 μηι) auf Glasplatten und belichtet mit der Strahlung einer Leuchtstofflampe (Osram L-Lampe für Pauszwecke, 40 Watt, Länge 95 cm) in einem Abstand von 5 cm. Die Paraffinausschwimmzeiten und die Zeiten zum Erreichen der Bleistifthärte >6 H sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Zusatz, bezogen auf Harzlieferform Fp. °C Ausschwimm Bleistifthärte
zeiten des >60H
Paraffins nach min
Gewichtsprozent nach min
2 2-Phenylthio-acetophenon
2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-(4-Methylphenylthio-2-phen;l-acetophenon
2 2-(4-tert.-ButylphenyIthio)-2-phenyI-acetophenon
2 2-(4-Chlorphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
2 2-Pentachlorphenylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-n-Butylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-n-Dodecylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-Phenylthio-propiophenon (n? 1,6131)
2 2-Pentachlorphenylthio-propiophenon
2 2-p-Methylphenylthio-butyrophenon (n? 1,5969)
2 l-Phenylthio^-p-methylphenyl-p-methylacetophenon
2 2-Phenylthio-2-phenyl-p-chloracetophenon
2 2-Phenylthio-2-naphthyl-acetonaphthon
2 2-Pentachloφhenylthio-2-naphthyl-acetonaphthon
54 1,4 14
79 bis 81 0,9 13
93 bis 95 0,9 14
133 bis 135 0,9 12
116 bis 118 1,1 12
181 bis 182 1,0 14
63 1,6 17
59 bis 60 1,7 17
1,0 11
171 bis 172 0,8 8,5
1,3 14
52 1,0 13
70 1,0 11
115 bis 118 1,5 17
180 bis 184 1,2 14
Beispiel 2
100 Gewichtsteile der im Beispiel 1 beschriebenen Harzlieferform, 20 Gewichtsteile Styrol und 1 Gewichtsteil einer lOgewichtsprozentigen Lösung von Paraffin (Fp 52 bis 530C) in Toluol werden mit verschiedenen Sensibilisatoren sowie zusätzlich mit verschiedenen Peroxiden, metallhaltigen Verbindungen und UV-Absorbern versetzt. 500 μπι dicke Schichten dieser Lösungen werden mit einem Filmzieher auf Glasplatten aufgetragen und im Abstand von 5 cm der Strahlung der beschriebenen Leuchtstofflampe ausgesetzt. Die Paraffinausschwimmzeiten und die Zeiten zum Erreichen der Bleistifthärte >6 H sind in Tabelle 3 enthalten.
Tabelle 3
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform
Gewichtsprozent
Ausschwimm- Bleistifthärte
zeiten des > 6 H
Paraffins in min nach min
1. 2 2-Phenylthio-acetophenon 4 Cyclohexanonperoxid
(50%ig in Weichmacher)
2. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-dcetophenon 4 Methyläthylketonperoxid
(40%ig in Weichmacher)
3. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol)
4. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol) 4 Methyläthylketonperoxid
(40%ig in Weichmacher)
1,4
1,1
1,2
3,3
19
20
17
32
7 8
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform Ausschwimm- Bleistifthärte
zeiten des > 6 H
Gewichtsprozent Paraffins in min nach min
5. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon
4 Methylätliylketonperoxid 2,3 31
(40%ig in Weichmacher)
0,25 2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon
6. 2 2-n-Butylthio-2-phenyl-acetophenon
4 Methyläthylketonperoxid 2,1 32
(40%ig in Weichmacher)
7. 2 2-(2-Methylphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
0,05 oc-Cyano-/S-(4-methoxyphenyl)-methacrylsäurebutylester 3,0 29
8. 2 2-(4-Chlorphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol)
2 Methyläthylketonperoxid 4,0 31
(40%ig in Weichmacher)
2 Cumolhydroperoxid (70 %ig)
stehend aus 100 Gewichtsteilen Harzlieferform, wie
B e i s ρ i e 1 3 sie im Beispiel 1 beschrieben ist, 20 Gewichtsteilen
Styrol, 1 Gewichtsteil lOgewichtsprozentige Lösung
Auf Holz wird ein Aktivgrund, bestehend aus 50 g von Paraffin (Fp 52 bis 53 0C) in Toluol, 2Gewichts-Nitrocellulose - Lösung (20gewichtsprozentigin Äthyl- 3° teilen 2-Pentachlorphenylthio-2-phenylacetophenon acetat), 18 g Butylacetat, 20 g Methyläthylketonper- sowie mit Kobaltnaphthenatlösung und einem UV-Aboxid (40gewichtsprozentig in Weichmacher) und sorber als weiterem Zusatz aufgetragen und nach Äthylacetat, mit dem auf 100 ml aufgefüllt wurde, in 3 Minuten Entlüftungszeit mit der beschriebenen einer Schichtdicke von 100 μπι aufgetragen. Nach dem Leuchtstofflampe im Abstand von 5 cm bestrahlt. Verdunsten des Lösungsmittels wird in einer Schicht- 35 Die Beschreibung der Zusätze und die Ergebnisse der dicke von 500 μΐη eine Polyesterharzmischung, be- Polymerisation sind in Tabelle 4 enthalten.
Tabelle 4
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform Ausschwimm Bleistifthärte
zeiten des >6H
Paraffins nach min
Gewichtsprozent nach min
ohne Zusatz 1,6 18
2 Kobaltnaphthenatlösung 2,0 22
(20%ig in Toluol)
2 Kobaltnaphthenatlösung
(20°/oig in Toluol)
0,1 —Cyano-ß-(4-methoxyphenyl-meth-
acrylsäurebutylester
denen Sensibilisatoren versetzt Die Lösung wild als
Beispiel 4 500 pm dicke Schicht anf Glas im Abstand von 5 cm
von der oben beschriebenen Leuchtstofflampe so
Ein durch Kondensieren von 1765 Gewichtsteilen 6o lange belichtet, bis der Füirn geliert ist Daraufhin wird Maleinsäureanhydrid, 756 Gewichtsteilen Äthylengly- das Vorpolymerisat unter der Strahlung eines Queckkol, 405 Gewichtsteflen Butandiol-1,3 und 1540 Ge- süberhochdruckbrenners (PbJJpS HPK 125 W/L) im wichtsteilen Trmefliylolpropan-diallyläther in Gegen- Abstand von 10 cm belichtet, bis die Oberfläche der wart von 0,83 Gewichtsteilen Hydrochinon gewönne- Beschichtung klebfrei ist Die Bleistiftharte beträgt ner, nngesättigter Polyester wird 70gewichtsprozentig 65 dann >6 H.
in Styrol gelöst 100 Gewichtsteile der erhaltenen Lie- Die benötigten Zeiten zur Gelienmg ante der
ferform und 1 GewichtsteS Kobaltnaphthenaüösung Leuchtstofflampe and zur Durchhärtung sind in Ta-(20gewichtsprozemig in Toluol) werden mit verscMe- belle 5 enthalten.
10
Tabelle 5
Zusatz, bezogen auf Harzlieferform Gewichtsprozent
Geliening unter Durchhärtung Leuchtstoffröhre unter Hg-Hochnach min druckbrenner
nach min Bleistifthärte > 6 H
2-(p-Methylphenylthio)-2,2-dimethyI- 1,3 acetophenon
2-n-Butylthio-2-phenyl-acetophenon 1,2
2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 0,8
11
12

Claims (3)

farblose und zu keinen Verfärbungen neigende PolyPatentansprüche: merisate. W^gen mangelnder Reaktivität und wegen Starker Verfärbungen der gehärteten Formteile haben
1. Durch UV-Bestrahlen härtbare Form- oder andererseits die unter (3) genannten Verbindungen Überzugsmassen aus auf übliche Weise stabili- 5 nicht befriedigen können. Auch die unter (4) aufgesierten Gemischen ungesättigter Polyester und führten Substanzen ergeben Polymerisate, die zu gewisanpolymerisierbarer, monomerer Verbindungen sen Vergilbungen neigen. Außerdem sind die entspremit einem Gehalt an Photoinitiatoren, dadurch chend modifizierten Formmassen bei dunkler Lageg e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Massen als Photo- rung nicht stabil, so daß die Herstellung stabiler Eininitiatoren Verbindungen der Formel i° komponentenmassen nicht möglich ist.
Gegenstand der Erfindung sind nun durch UV-Be-
R3 strahlen härtbare Form- oder Überzugsmassen aus auf
j übliche Weise stabilisierten Gemischen ungesättigter
Ri — c C — S — R2 Polyester und anpolymerisierbarer, monomerer Ver-
! I 15 bindungen mit einem Gehalt an Photoinitiatoren, die
Q £4 dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Photoinitiatoren Verbindungen der Formel
enthalten, wobei entweder R1 und R2 für jeweils s
einen aromatischen Rest und R* und R* für ^
ali'phatische oder araliphatische Reste und/oder 20 I
Wasserstoffatome oder R1 und R3 für jeweils einen R1—C — C — S — R2
aromatischen Rest und R2 und R4 für aliphatische, \
araliphatische und/oder aromatische Reste, wobei O R4
R4 auch ein Wasserstoffatom sein kann, stehen.
2. Form- und/oder Überzugsmassen nach An- 25 enthalten, wobei entweder R1 und R2 für jeweils einen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusatz- aromatischen Rest und R3 und R4 für aliphatische lieh Peroxidkatalysatoren, Metallbeschleuniger, oder araliphatische Reste und/oder Wasserstoffatome UV-Absorber, Träger- und Füllstoffe und/oder oder R1 und R3 für jeweils einen aromatischen Rest Thixotropiemittel enthalten. und R2 und R4 für aliphatische, araliphatische
3. Form-oder Überzugsmassen nach Anspruch 1, 30 und/oder aromatische Reste, wobei R4 auch ein dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Paraffin Wasserstoffatom sein kann, stehen.
oder Wachs oder wachsartige Stoffe enthalten. Beispiele für solche Photoinitiatoren sind: 2-Phenyl-
thio-, 2-p-Methylphenylthio-, 2-p-Äthylphenylthio-, l-p-tert.-Butylphenylthio-, 2-p-Chlorphenylthio-, 2-p-
35 Methoxyphenylthio-, 2-o-Methylphenylthio-, 2-o-
Chlorphenylthio-, 2-m-Methylphenylthio- sowie 2-Pentachlorphenylthioderivate von Acetophenon,
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf durch Propiophenon, Butyrophenon und i-Butyrophenon
UV-Bestrahlen härtbare Form- und Überzugsmassen sowie 2-Äthylthio-, 2-Isopropylthio-, 2-n-Butylthio-,
aus auf übliche Weise stabilisierten Gemischen unge- 40 2-n-Podecylthio-, 2-Phenylthio-, 2-p-Methylphenyl-
sättigter Polyester und anpolymerisierbarer monomerer thio-, 2-p-Äthylphenylthio-, i-p-tert.-Butylphenyl-
Verbindungen mit einem Gehalt an Photoinitiatoren thio-, 2-p-Chlorphenylthio-, 2-p-Methoxyphenylthio-,
(»Sensibilisatoren«). 2-o-Methylphenylthio-, 2-o-Chlorphenylthio-, 2-m-
Die Wirkung von Photoinitiatoren ist bei ihrer Methylphenylthio- und 2-Pentachlorphenylthioderi-
Anwendung auf polymerisationsfähige Stoffe überaus 45 vate von 2-Phenyl-acetophenon, 2,2-Diphenyl-aceto-
substrat-spezifisch, wie aus vielen Veröffentlichungen phenon, 2-Phenyl-propiophenon, 2-PhenyI-butyro-
hervorgeht. phenon und 2-Naphthyl-acetonaphthon.
Als Initiatoren für die photochemische Polymerisa- Diese Verbindungen können durch Umsetzung
tion von Polyesterform- und Überzugsmassen wurden von α-Halogenketonen, wie 2-Chlor-acetophenon und
bisher Stoffe bekannt, die folgenden Gruppen ange- 50 2-ChIor-2-phenylacetophenon, mit den Natriumsalzen
hören, nämlich (1) O-Alkyl-Xanthogensäureester, die der entsprechenden Merkaptane oder Thiophenole in
in /^-Stellung zum Schwefelatom durch eine Doppel- an sich bekannter Weise hergestellt werden (s. dazu
bindung aktiviert sind (US-PS 27 16 633), (2) aroma- ζ. B. Schönberg et al., J. Amer. Chem. Soc. 78,
tische Disulfide (DT-AS 12 33 594), (3) bestimmte 1224 [1956]).
Halogenverbindungen (CM. McCloskey, J. 55 Diese Photoinitiatoren verleihen den Form- und
Bond, Ind. Engng. Chem. 47, 2125 [1955]) und Überzugsmassen, in denen sie sich gelöst befinden,
(4) Benzoin, sowie Derivate des Benzoins, nämlich außerordentlich hohe Reaktivität. Sie unterscheiden
«-substituierte Benzoine (US-PS 27 22 512"* und Ben- sich so von den bisher bekannten schwefelhaltigen
zoinäther primärer Alkohole (FR-PS 14 50 589). Photoinitiatorsubstanzen. Insbesondere ergeben sie
Die diesen Gruppen zugehörenden Verbindungen 60 auch unter der ultravioletten Strahlung von energiebesitzen teilweise erhebliche Mängel, die ihre Ver- armen Leuchtstofflampen mit einer Emission oberhalb wendung in der Technik entweder unmöglich gemacht, 300 nm eine rasche Aushärtung,
zumindest aber behindert haben. Die neuen Photoinitiatoren zeichnen sich nun
So sind die unter (1) genannten Verbindungen schwer dadurch aus, daß sie weder bei der Polymerisation noch zugänglich und genügen, wie auch die unter (2) auf- 65 bei späterer Lagerung der Polymerisate unter Lichtgeführten Substanzen, hinsichtlich ihrer Reaktivität einfluß Anlaß zu Verfärbungen geben,
nicht den an sie gestellten Ansprüchen. Verbindungen, Ferner besitzen eine Reihe der erfindungsgemäßen die den Gruppen (1) und (2) angehören, ergeben jedoch Form- und Überzugsmassen bei Raumtemperatur
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