DE19755033A1 - Lichtbeständige. reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei Raumtemperatur härten - Google Patents
Lichtbeständige. reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei Raumtemperatur härtenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue lichtbeständige, bei Raumtemperatur härtende
2-K-PUR-Lacke auf Basis blockierter (cyclo)aliphatischer Polyisocyanate und
Polyaminen.
Es ist bekannt, daß Polyamine mit Polyisocyanaten so schnell reagieren, daß sie nicht
verarbeitbar sind, wenn duroplastische PUR-Massen gebildet werden. Dagegen lassen
sich Diamine mit Diisocyanaten zu thermoplastischen PUR-Massen entweder in Lö
sung oder in der Schmelze ohne Schwierigkeiten verarbeiten. Bei den zuletzt genann
ten thermoplastisch verarbeitbaren PUR-Systemen werden durch Einführung von
Harnstoffsegmenten die Eigenschaften der PUR-Elastomeren, vor allem Schlagzähig
keit, Weiterreißfestigkeit und Zugfestigkeit, verbessert.
Wie bereits angeführt, ist es also nicht möglich, vernetzte PUR- Systeme, z. B. durch
Reaktion eines Diamins mit einem Triisocyanat oder eines Polyamins mit einem
Diisocyanat, herzustellen.
In der DE-OS 10 86 372 wurden erstmals Überzugsmittel bzw. Reaktionslacke vor
gestellt, deren Herstellung bei Raumtemperatur durch Reaktion eines Phenolblockier
ten aromatischen Triisocyanats und eines Amidgruppen enthaltenden Diamins erfolgt:
Voraussetzung für dieses Prinzip - Verminderung der NCO-Reaktivität gegenüber
NH2-Gruppen durch Blockierung der NCO-Gruppe - ist, daß das Blockierungsmittel
nur so fest gebunden ist, daß es bereits bei Raumtemperatur durch Amine wieder ver
drängt werden kann, wie dies für das Phenol als Blockierungsmittel zutrifft. Auf dem
Fatipec-Kongreß 1980 (Fatipec-Kongreßbuch II, S. 293-306) wurden flexible, ver
netzte PUR-Elastomere vorgestellt, die man nach dem gleichen Prinzip Verminde
rung der NCO-Reaktivität durch Blockierung - herstellt. Dabei wurde ein Nonyl
phenolblockiertes Isocyanataddukt aus 1 Mol Polypropylenethertriol und 3 Molen
Toluylendiisocyanat mit einem Diamin, z. B. Laromin® C 260 (3.3'-Dimethyl-4.4'-di
aminodicyclohexylmethan) der Firma BASF bei Raumtemperatur im NCO/NH2 =
1 : 1-Verhältnis umgesetzt.
Beiden durch eine NCO/NH2-Reaktion vernetzten PUR-Systemen haftet der Nachteil
an, daß sie nicht lichtbeständig sind, da es sich jeweils um aromatische Polyurethane
handelt, die ja bekanntermaßen bei Bewitterung zur Verfärbung neigen. Diesen Nach
teil der genannten aromatischen PUR-Systeme, durch einfache Substitution des aro
matischen Isocyanats durch ein (cyclo)aliphatisches zu beseitigen - (cyclo)aliphatische
Polyurethane zeigen hervorragende Lichtbeständigkeit -, ist nicht möglich, da Phenol
blockierte (cyclo)aliphatische NCO-Gruppen bei Raumtemperatur mit Aminen nicht
oder nur in unzureichendem Maße reagieren.
Die Lehre der DE-OS 40 28 284 zeigt erstmals blockierte (cyclo)aliphatische Polyiso
cyanate auf, die befähigt sind, mit Aminen unter Freisetzung des Blockierungsmittels
bei Raumtemperatur zu reagieren. Diesen mit speziellen Piperidin-Derivaten blockier
ten (cyclo)aliphatischen Polyisocyanaten haftet der Nachteil an, daß sie bereits bei
Raumtemperatur mit der Luftfeuchtigkeit deblockieren und somit unter Feuchtigkeits
ausschluß - möglichst über einem Trockenmittel - aufbewahrt werden müssen, andern
falls es zu Haut- und/oder Gelpartikelbildung führt, wodurch die Ausbildung einer
einwandfreien Lackoberfläche nicht mehr gewährleistet ist. Das blockierte Isocyanat-Prä
polymer ist demzufolge bereits vor der Aminzugabe unbrauchbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, geeignete blockierte Polyisocyanate für
lichtbeständige, bei Raumtemperatur härtende 2-K-PUR-Lacke bereitzustellen, deren
Härtung über eine NCO/NH2-Reaktion erfolgen soll und die die aufgeführten
Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, daß für die mit Polyaminen umzu
setzenden NCO-Präpolymeren solche auf Basis (cyclo)aliphatischer Isocyanate mit
Triazolen als Blockierungsmittel verwendet wurden.
Gegenstand der Erfindung sind daher lichtbeständige, reaktive 2-K-PUR-Lacke, die
bei Raumtemperatur härten, bestehend aus
- a) mit Triazolen blockierten Isocyanat-Präpolymeren und
- b) aliphatischen, (cyclo)aliphatischen Polyaminen und/oder Aminoamiden, wobei pro Aminogruppe 1-1,4 blockierte NCO-Gruppen umgesetzt sind.
Bei den erfindungsgemäß einzusetzenden blockierten Polyisocyanaten handelt es sich
um Verbindungen, deren blockierter NCO-Gehalt 2-17%, vorzugsweise 4-10%,
beträgt und die ein Molgewicht von ca. 450-5500, vorzugsweise 1500-3500, haben.
Während die Isocyanat-Präpolymeren auf Basis Polyesterpolyolen in Lösung verar
beitet werden müssen ist bei solchen auf Polyetherpolyolbasis eine lösemittelfreie
Verarbeitung möglich. Die Herstellung blockierter Polyisocyanate erfolgt in zwei Stu
fen, wobei in der 1. Stufe das NCO-Präpolymere aus Polyesterpolyolen bzw. Poly
etherpolyolen und (cyclo)-aliphatischen Diisocyanaten im NCO/OH-Äquivalenz
verhältnis 1,7-2,5 : 1, vorzugsweise 1,9-2,1 : 1, insbes. 2 : 1, in bekannter Weise herge
stellt wird. In einem 2. Schritt wird dann zu dem auf 60-100°C erhitzten NCO-Prä
polymeren Triazol so zudosiert, daß pro NCO-Äquivalent ein Mol Triazol zur
Reaktion kommt. Die Reaktionskomponenten werden so lange bei 60-100°C erhitzt,
bis der NCO-Gehalt der Reaktionsmischung < 0,3% beträgt. Für die erfindungs
gemäßen Lacke kommen im Prinzip alle (cyclo)aliphatischen Diisocyanate in Frage, in
praxi werden aber bevorzugt Isophorondiisocyanat, Hexame-thylendiisocyanat, 1.4-Di
isocyanatocyclohexan, 4.4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan und 2.4/2.6-Di
isocyanato-1-methylcyclohexan eingesetzt.
Die Diisocyanate können selbstverständlich auch in dimerer oder trimerer Form als
Uretdione, Carbodiimide, Harnstoffe bzw. Isocyanurate, Biurete eingesetzt werden.
Bei den zur Herstellung der NCO-Präpolymeren eingesetzten Polyesterpolyolen han
delt es sich um Kondensationsprodukte aus Dicarbonsäuren und Polyolen, die durch
Polykondensation, z. B. von Adipinsäure, Trimethyladipinsäure, Phthalsäure, Iso
phthalsäure, Terephthalsäure mit Ethylenglykol, Butandiol, Diethylenglykol, Triethy
lenglykol, Hexandiol, Neopentylglykol, 1.1.1-Trimethylolpropan hergestellt werden.
Ferner können die Polyesterpolyole auch Polymensationsprodukte des Caprolactons
sein. Auch OH Gruppen enthaltende Polymerisationsprodukte werden zur Herstellung
des NCO-Präpolymeren eingesetzt. Es sind dies z. B. Polyalkylenetherpolyole, die
durch anionische Polymerisation, Copolymerisation und Blockcopolymerisation von
Ethylenoxiden, wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, mit bi- oder poly
funktionellen Alkoholen, wie Butandiol, 1.1.1-Trimethylolpropan, Hexantriol-1.2.6,
Pentaerythrit, oder mit Aminen, wie Methylamin, Ethylendiamin, als Starterkompo
nente hergestellt werden oder durch anionische Polymerisation und Copolymerisation
cyclischer Ether wie Tetrahydrofuran, Ethylenoxid und Propylenoxid, mit sauren
Katalysatoren, z. B. Bortriflouridätherat.
Als Blockierungsmittel werden 1.2.3- und 1.2.4-Triazol sowie Benztriazol eingesetzt.
Die bekanntesten Vertreter der 2-K-PUR-Lacke auf Basis (cyclo)aliphatischer
Isocyanate sind die sogenannten DD-Lacke, die überall dort eingesetzt werden, wo an
den Lack höchste Anforderungen gestellt werden. Da sie bei Raumtemperatur zu
langsam härten, werden sie bei industriellen Lackierungen forciert, d. h. bei ca. 80-120°C
20-30 Minuten, gehärtet.
Die erfindungsgemäßen 2-K-PUR-Lacke zeigen dagegen sogar bei Raumtemperatur
eine schnelle Durchhärtung; so sind sie z. B. als Filme bereits nach 20 Minuten staub
trocken. Als NCO-Komponente des 2-K-PUR-Lacks kommen vor allem die blockier
ten Polyisocyanate in Frage, in denen ein (cyclo)aliphatisches Diisocyanat mit einem
Polyesterpolyol im NCO : OH-Äquivalenzverhältnis von 1,9-2 : 1 umgesetzt wurde.
Als Polyaminkomponente kommen grundsätzlich alle Diamine, speziell aber Isopho
rondiamin (IPD), 2.2.4(2.4.4)-Trimethylhexamethylendiamin (TMD), 1.4-Diamino
cyclohexan, 2.4/2.6-Diamino-1-methylcyclohexan und Laromin® C 260 (3.3'-
Dimethyl-4.4'-diaminodicyclo-hexylmethan) in Frage. Weitere geeignete Amine sind
Ethylendiamin, Hexamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin-1.5, 1.3- bzw.
1.2-Diaminopropan, Neopentyldiamin, 4.4'-Diaminodicyclohexylmethan, 4.9-Dioxa
dodecan-1.12-diamin, Diethylentriamin, Dipropylentriamin. Das Polyamin kann auch
ein Aminoamid sein, das durch Kondensation eines Diamins mit einer Dicarbonsäure
im Molverhältnis (n+1) : n, wobei n = 1-4 sein kann, in bekannter Weise hergestellt
wurde.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen 2-K-PUR-Lacke werden die Komponenten - das
blockierte Polyisocyanat und das (cyclo)aliphatische Polyamin - ggf. in inerten
Lösemitteln wie Toluol, Xylol, Ethylenglykolacetat, Methoxypropylacetat, ggf. mit
Pigmenten und/oder in der PUR-Chemie üblichen Katalysatoren, wie organische
Zinn-II- und -IV-Verbindungen wie Dibutylzinndilaurat (DBTL), im NCO/NH2-Verhältnis
von 1-1,4 : 1 gemischt und in bekannter Weise auf gereinigte, ggf. vorbehandelte
Bleche appliziert und bei Raumtemperatur gehärtet. Die erhaltenen Lackfilme besitzen
die von den 2-K-PUR-Lacken her bekannten hervor-ragenden lacktechnischen
Eigenschaften.
Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele erläutert:
Die blockierten NCO-Präpolymeren werden in zwei Stufen hergestellt. In der 1. Stufe
erfolgt die Herstellung des NCO-Präpolymeren durch Reaktion des Polyols mit dem
Diisocyanat im OH/NCO-Verhältnis von 1 : 1,7-2,5, bevorzugt 1 : 1,9-2,1, insbeson
dere 1 : 2. Dabei werden die Komponenten bei 80°C so lange miteinander erhitzt bis
der NCO-Gehalt den berechneten Wert erreicht hat. Danach erfolgt in der 2. Stufe die
Zugabe des Triazols (bei 80°C). Nach beendeter Blockierungsmittelzugabe wird das
Reaktionsgemisch so lange bei 80°C weiterer-hitzt, bis der NCO-Gehalt < 0,3%
beträgt.
226 Gew.-T. IPDI wurden in 273,1 Gew.-T. Solvesso® 100 (Aromatengemisch,
Siedegrenzen 163-181°C) gelöst und danach bei 80°C mit 183,5 Gew.-T. eines
verzweigten Polycaprolactons (OH-Zahl 311 mg KOH/g) bis zu einem NCO-Gehalt
von 6,2% umgesetzt. Anschließend wurden 70,3 Gew.-T. 1.2.4-Triazol - gelöst in
46,9 Gew.-T. Solvesso® 100 - so lange bei 80°C mit den NCO-Gruppen zur
Reaktion gebracht, bis der NCO-Gehalt auf < 0,3% gesunken war. Das Reaktions
produkt hatte eine Viskosität bei Raumtemperatur von 2500 mPa.s und einen
blockierten NCO-Gehalt von 5,2%.
540 Gew.-T. eines Polyesters aus 1 mol Trimethylolpropan, 6 mol Hexandiol, 5 mol
Phthalsäureanhydrid und 1 mol Adipinsäure mit einer OH-Zahl von 101-104 mg
KOH/g wurden mit 222 Gew.-T. IPDI in 554 Gew.-T. Butylacetat/Solvesso® 100
(2 : 1) so lange bei 80°C erhitzt, bis der NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches ca.
3,0% betrug. Danach wurden 69 Gew.-T. 1.2.4-Triazol portionsweise zugegeben und
bei 80°C so lange weitererhitzt, bis der NCO-Gehalt < 0,3% betrug. Die Viskosität
des Reaktionsproduktes bei RT betrug 3 000 mPa.s.
249 Gew. -T. eines Polyesters aus 2 mol Trimethylolpropan, 5 mol Hexandiol, 3 mol
Phthalsäureanhydrid und 2 mol Adipinsäure mit einer OH-Zahl von 225-229 mg
KOH/g wurden mit 222 Gew.-T. IPDI in 360 Gew.-T. Butylacetat/Solvesso® 100
(2 : 1) so lange bei 80 °C erhitzt, bis der NCO-Gehalt der Reaktionsmischung 4,6%
erreicht hatte. Danach wurden 69 Gew.-T. 1.2.4-Triazol portionsweise zugegeben
und bei 80°C so lange weitererhitzt, bis der NCO-Gehalt < 0,3% betrug. Die
Viskosität des Reaktionsproduktes bei RT betrug 9000 mPa.s.
Das blockierte NCO-Präpolymere wurde zunächst mit Methylethylketon auf 50 Gew.-%
Festkörper verdünnt, danach mit dem Diamin im Äquivalenzverhältnis gemischt
und nach einer Reifezeit von ca. 10 Minuten auf entfettete Stahlbleche aufgetragen
und bei Raumtemperatur gehärtet.
Das 50%ige blockierte NCO-Präpolymer B.I.1 wurde mit IPD gemischt und
beispielhaft für alle 2-K-PUR-Lacke die Viskosität bei Raumtemperatur innerhalb der
ersten 4,5 Stunden gemessen:
Ausgang | 95 mPa .s |
nach 1 h | 291 mPa .s |
nach 2 h | 597 mPa .s |
nach 3 h | 1009 mPa .s |
nach 4 h | 1304 mPa .s |
nach 4,5 h | 1649 mPa .s |
Die Topfzeit (TZ) war nach 6 h erreicht.
Die Lackfilme besaßen bei einer Schichtstärke (SD) von 30-40 um eine Pendelhärte
(HK) nach König (DIN 53157) nach 1 Tag von 73 sec und nach 7 Tagen 188 sec, die
Tiefung (ET) nach Erichsen (DIN 53 156) lag bei < 10 mm und der Impact revers
(Imp.rev.) bei < 944,6 g.m.
Lackdaten: TZ: 5 h, SD: 35-45, HK/1d: 27, HK/7d: 83, ET: < 10, Imp.rev.: < 944,6
Lackdaten: TZ: 7 h, SD: 30-40, HK/1d: 77, HK/7d: 185, ET: < 10, Imp.rev.: < 944,6
Lackdaten: TZ: 7 h, SD: 40-50, HK/1d: 32, HK/7d: 45, ET: < 10, Imp.rev.: < 944,6
Lackdaten: TZ: 7 h, SD: 40-55, HK/1d: 44, HK/7d: 56, ET: < 10; Imp.rev.: < 944,6
Lackdaten: TZ: 6,5 h, SD: 35-45, HK/1d: 53, HK/7d: 115, ET: < 10, Imp.rev.: <944,6
Lackdaten: TZ: 7,5 h, SD: 40-50, HK/1d: 34, HK/7d: 63, ET: < 10, Imp.rev.: 944,6
Lackdaten: TZ: 7 h, SD: 35-45, HK/1d: 59, HK/7d: 124, ET: < 10, Imp.: < 944,6,
wobei pro Aminogruppe 1 bis 1,4 blockierte NCO-Gruppen umgesetzt sind.
wobei pro Aminogruppe 1 bis 1,4 blockierte NCO-Gruppen umgesetzt sind.
Claims (6)
1. Lichtbeständige, reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei
Raumtemperatur härten, bestehend aus
- a) mit Triazolen blockierten Isocyanat-Präpolymeren und
- b) aliphatischen, (cyclo)aliphatischen Polyaminen und/oder Aminoamiden, wobei pro Aminogruppe 1 bis 1,4 blockierte NCO-Gruppen umgesetzt sind.
2. 2-K-PUR-Lacke nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als (cyclo)alipliatisches Diisocyanat insbesondere Isophoron
diisocyanat verwendet wird.
3. 2-K-PUR-Lacke nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Diamine bevorzugt Isophorondiamin, 2.2.4(2.4.4)-Tri
methylhexa-methylendiamin und 3.3'-Dimethyl-4.4-diaminodi
cyclohexylmethan eingesetzt werden.
4. 2-K-PUR-Lacke nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß organische Zinnverbindungen, z. B. Dibutylzinndilaurat, als
Katalysatoren eingesetzt werden können.
5. Verwendung der reaktiven 2-K-PUR-Lacke nach den Ansprüchen
1 bis 4 als Bindemittel für 2-K-PUR-Lacke zum Beschichten
beliebiger Substrate.
6. Gehärtete Beschichtungen aus den 2-K-PUR-Lacken nach den
Ansprüchen 1 bis 4.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1997155033 DE19755033B4 (de) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Lichtbeständige. reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei Raumtemperatur härten |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997155033 DE19755033B4 (de) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Lichtbeständige. reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei Raumtemperatur härten |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19755033A1 true DE19755033A1 (de) | 1999-06-17 |
DE19755033B4 DE19755033B4 (de) | 2006-12-14 |
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ID=7851539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1997155033 Expired - Fee Related DE19755033B4 (de) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Lichtbeständige. reaktive 2-K-PUR-Lacke, die bei Raumtemperatur härten |
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DE (1) | DE19755033B4 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2842641A1 (de) * | 1978-09-29 | 1980-04-10 | Bayer Ag | Lackpolyisocyanat auf basis von modifiziertem 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan, ein verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung in zweikomponenten-polyurethan-pulverlacken |
-
1997
- 1997-12-11 DE DE1997155033 patent/DE19755033B4/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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DE19755033B4 (de) | 2006-12-14 |
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Owner name: ULF PRUEMMER POLYMER-CHEMIE GMBH, 88487 MIETINGEN, |
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