DE2001232A1

DE2001232A1 - Wasserverduennbare Lackbindemittel

Info

Publication number: DE2001232A1
Application number: DE19702001232
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Bachmann; Matthias Dr Marx; Udo Dr Strauss
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1969-06-19
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1971-07-22
Also published as: DE1930949A1; DE1930949B2

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Unsere Zeichen: 0.Z. 26 555 Ls/Fe 6700 Ludwigshafen, den12. l. 1970

Wasserverdünnbare Lackbindemittel

Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 19 30 949.0)

Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung

P 19 30 949.0) sind kathodisch abscheidbare Überzugsmittel, enthaltend ein in Wasser lösliches oder dispergierbares, zumindest teilweise als Salz einer wasserlöslichen Carbonsäure vorliegendes Kondensationsprodukt aus

a) 40 bis 75 Gewichtsprozent eines polyfunktionellen Aminoalkohols mit tertiären Stickstoffatomen, der gegebenenfalls Epoxidgruppen enthält,

b) 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Gemisches aus mindestens einer Monocarbonsäure mit 7 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem mindestens zwei Carboxylgruppen pro Molekül enthaltenden Addukt» Polykondensat oder Polymerisat und

c) 5 biß 40 Gewichtsprozent mindestens eines gegebenenfalls Alt einem Alkohol verätherten, üblichen Phenoplast- oder Aminoplastharzes,

wobei die Summe der Gewichtsprozente von a) + b) + c) gleich 100 ist. ·

Wässrige Lacke für konventionelle Verarbeitungstechniken sind bereits bekannt, sie weisen jedoch, sofern sie hochwertige Überzüge ergeben sollen, die nachteilige Eigenschaft auf, daß sie auf niedrigen Peststoffgehalt verdünnt werden müssen, um die für die Verarbeitung notwendige niedrige Viskosität zu erhalten. Man kann zwar diesen Nachteil durch Zusatz organischer Lösungsmittel beheben, doch würden damit gleichzeitig auch die eigentlichen Vorteile der Wasserlacke entfallen, wie z. B. ihre Unbrennbarkeit, Ungiftigkeit, Geruchsarmut sowie ihr niedriger Preis, und die Mitverwendung von Lösungsmitteln macht stets umfangreiche und kostspielige Sicherheitsmaßnahmen

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notwendig. Der niedrige Jest stoff gehalt wässriger Lacke ohn' Lösungsmittelzusatz bedingt andererseits, daß mehrere Lagen aufgetragen werden müssen, um genügend starte Schichtdicken auf den zu lackierenden Oberflächen zu erzielen. Dies ist ein entscheidender Nachteil gegenüber konventionellen lackbindemittelsystemen auf Basis organischer Lösungsmittel, mit denen dicke Schichten in nur einmaligem Auftrag erzeugt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil der wässrigen Lacke zu beseitigen, und wässrige nach konventionellen Methoden, wie Spritzen, Tauchen, Gießen oder Walzen, verarbeitbare Lacke mit hoher Füllkraft und vorteilhaften Eigenschaften der damit erhaltenen Laekierungen zu erhalten.

Es wurde nun gefunden, daß die kathodisch abscheidbaren Überzugsmittel gemäß Patent (Patentanmeldung

P 19 30 949.0), enthaltend ein in Wasser lösliches oder dispergierbares, zumindest teilweise als Salz einer wasserlöslichen Carbonsäure vorliegendes Kondensationsprodukt aus

a) 40 bis 75 Gewichtsprozent eines polyfunktionellen Aminoalkohole mit tertiären Stickstoffatomen, der gegebenenfalls Epoxidgruppen enthält,

b) 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Gemisches aus mindestens einer Monocarbonsäure mit 7 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem mindestens zwei Carboxylgruppen pro Molekül enthaltenden Addukt, Polykondensat oder Polja eriaat und

c) 5 bis 40 Gewichtsprozent mindestens eines gegebenenfalls mit einem Alkohol verätherten, üblichen Phenoplast- oder Aminoplastharzes,

wobei die Summe der Gewichtsprozente von a) + b) + c) gleich 100 ist, besonders vorteilhaft auch ganz allgemein als Bindemittel für Lacke mit hoher Füllkraft für übliche Lackierverfahren zu verwenden sind.

Hinsiohtlich der Herstellung und der Zusammensetzung der

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Überzugsmittel, die ein in Wasser lösliches oder dispergieriares, zumindest teilweise als Salz einer wasserlöslichen Carbonsäure vorliegendes Kondensationsprodukt enthalten, gilt ebenso wie für die Art und Mengenverhältnisse der Einzelkomponenten a) bis c) das imHauptpatent . ... ... (Patentanmeldung P 19 50 949.Ö) Gesagte. .

Zur Erzielung eines wasserlöslichen Produktes bzw. einer lagerstabilen wässrigen Dispersion fügt man dem aus den Komponenten a), b) und c) hergestellten itondensationsprodukt eine ausreichende Menge einer wasserlöslichen Carbonsäure zu und verdünnt mit entionisiertem Wasser. Am besten eignet sich hier der Zusatz von wasserlöslichen, relativ flüchtigen Car*- bonsäuren, wie niedere aliphatische Garbonsäuren, wie ζ. Β. Ameisensäure und Essigsäure, oder auch Dicarbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren.

Außerdem kann die wässrige Lösung bzw. Dispersion noch Zusätze wie Pigmente, lösliche Farbstoffe, hochsiedende Lösungsmittel, Verlaufsverbesserer, Stabilisatoren· sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel zeigen ein sehr günstiges Viskositätsverhalten,'das sich in einem hohen Peststoff gehalt des Lackes bei der Verarbeitung äußert, auch ein Pigmentzusatz steigert die Viskosität des Lackes nicht wesentlich. So zeigt z. B. eine mit 3,0 ml Eisessig pro 100 g (fest) Harz versetzte Probe, die einen pH-Wert von etwa 3 bis 4,5 aufweist, mit Titandioxid 50 #ig (bezogen auf den Peststoffgehalt des Bindemittels) pigmentiert und mit Wasser auf 45 $> Gesamt fest stoffgehalt verdünnt wurde, im DIIf-Beeher (Düse 4) bei 20 ⁰C eine Auslaufzeit von nur 32 Sekunden. (4 DIN 53 211)

.Auch der Neutralisätionsgrad beeinflusst, die Viskosität kaum. Hierin unterscheiden sieh die erfindungsgemäßen Wasserlacke wesentlich von herkömmlichen aminisierten carboxyIgruppenhaltigen Harzen, deren Viskosität sich bekanntlich mit dem Neutralisationsgrad stark ändert.

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Hoher Peststoffgehalt bei der Verarbeitung ist auch in Gegenwart von in Wasser löslichen organischen lösungsmitteln wünschenswert. Bei den erfindungsgemäßen basischen, mit Säuren löslich gemachten Bindemitteln, wird durch Zusatz von ca. 26 $> (bezogen auf den gesamten Lösungsmittelgehalt) organischem, wasserlöslichem Lösungsmittel die Viskosität im technisch interessanten Bereich von 40 % Peststoffgehalt kaum verändert, wie aus nachfolgender Tabelle zu ersehen ist.

Lösungsmittel	Pe st st off gehalt Γ ^j	Auslaufzeit (21 ⁰C) [sec] (4 DIN 53 211) ^{L J}
Äthylglykol Isopropanol Wasser	38,5 39,7 40,1	40 32 31

Neben der Eigenschaft,auf Schwankungen des pH-Wertes, des Feststoff- und Lösungsmittelgehaltes ziemlich unempfindlich zu sein, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Lacke, die nach konventionellen Auftragsverfahren, wie Spritzen, Tauchen, Gießen oder Walzen auf das zu überziehende Substrat aufgebracht werden können, durch Härte, Haftfestigkeit, Elastizität, Glanz, Korrosionsbesfindigkeit und hohe Deck- und Füllkraft der fertigen Lackierung aus. Daher sind diese Bindemittel nicht nur als Decklacke für einen konventionellen Dreischichtenaufbau, sondern auch z. B. für einen Zweischichtenaufbau geeignet. Als vorteilhaft hat sich z. B. als Grundierung ein kathodisch abgeschiedener, mit Eisenoxidrot pigmentierter Elektrotauchlack erwiesen. Als Füller kann im Mehrschichtenaufbau ein beliebiges Alkydharz dienen. Sehr gute Decklacke erhält man beispielsweise, wenn die erfindungsgemäßen wasserdiapergierbaren Bindemittel 50 #ig mit Titandioxid pigmentiert und mit entionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von ca. 35 bis 45 # (Auslaufzeiten nach DIN 53 211: 15 bis 35 Sekunden) verdünnt werden. Die

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Dicken der eingebrannten Schichten können in weiten Grenzen variiert werden und betragen im allgemeinen ca. 40 bis 50 /u. Zweckmäßig sind im allgemeinen Einbrenntemperaturen von 130 bis 170 ⁰G und Einbrennzeiten von 5 bis 40 Minuten.

Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich als Überzugsmittel, insbesondere als spritzfähige Decklacke für die verschiedensten Werkstoffe, wie Holz, Metall, keramische Stoffe und dergleichen. Daraus hergestellte Lackierungen zeichnen sich durch besonders gute Füll- und Deckkraft, Härte, Haftfestigkeit, Elastizität, Kratzfestigkeit, Glanz und Korrosionsbeständigkeit aus.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente sind Gewichts-einheiten.

Beispiel 1

300 Teile eines Epoxidharzes, das durch Umsetzung von 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl-)propan mit Epicnlorhydrin erhalten wurde und einen Epoxidwert von 0,20 bis 0,225 sowie einen Hydroxylwert von 0,32 aufweist (ζ. B. Epikote 1001 der Firma Shell) werden bei 80 bis 95 ⁰O geschmolzen und im Laufe von 30 Minuten 66 Teile Diäthanolamin unter Rühren zugetropft, wobei die Temperatur ca. 100 ⁰G sein soll. Anschließend wird bei dieser Temperatur noch 1/2 Stunde gerührt. Dann gibt man 100 Teile Ricinenfettsäure (Säurezahl: 196, Jodzahl: I70, Viskosität: 1 Poise) zu und erhöht die Temperatur allmählich auf 180 ⁰G. Das entstehende Wasser wird mit Hilfe eines Sti^ckstoffstroms laufend aus dem Reaktionsgefäß entfernt. Um lästiges Schäumen zu vermeiden, setzt man einige Tropfen Siliconöl zu. Wenn die Säurezahl der Mischung auf unter 5 gesunken ist, gibt man portionsweise 32 Teile eines 83 #igen Mischpolymerisates aus 50 Teilen Isobutylacrylat, 20 Teilen Methacrylsäuremethylester, 10 Teilen Acrylsäure, 10 Teilen Acrylamid und 10 Teilen eines isomerisierten Leinöls in Isopropanol zu. Man hält die Temperatur so lange auf 180 ⁰C bis die Säurezahl wieder auf einen Wert unter 5 gefallen ist. Dann läßt man auf ca. 100 ⁰G abkühlen und gibt 290 Teile einer 55 #igen isobutanolisohen

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Lösung eines nahezu vollständig mit Isobutanol verätherten Hexamethylolmelamins zu und rührt 1 1/2 Stunden bei 80 ⁰G. Der Endfestgehalt des Harzes ist 85,5 $>. Anschließend wird pigmentiert. Dazu werden 257 Teile Harz (fest) mit 7,5 Teilen Eis-~essig vermischt, mit 400 Teilen Wasser verdünnt und 128 Teile Pigment z. B. Titandioxid hinzugefügt und schließlich mindestens 12 Stunden in der Kugelmühle auf dem Rollstuhl behandelt. Es können auch anstelle von Wasser organische wasserlösliche Lösungsmittel bis ca. 30 ^ bezogen auf den gesamten Lösungsmittelgehalt verwendet werden. Man erhält Auslaufzeiten im DIN-Becher (Düse 4, 20 ⁰C) von 15 bis 35 Sekunden bei einem Feststoffgehalt von 35 bis 45 #. Der so spritzfähige Decklack wird nun direkt auf eine Grundierung oder auf eine Grundierung und einen Füller gespritzt. Zur Aushärtung des Decklackes genügt schon eine Einbrennzeit von 5 Minuten bei Temperaturen von 150 bis 170 C.

Beispiele 2 bis 6

Man verfährt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Lacke unterscheiden sich nur in den Olfettsäurekomponenten. Anstelle der Ricinenfettsäure wird jeweils die gleiche Menge an

Beispiel 2: Tallölfraktion, die aus 68 % Fettsäure und 30 $> Harzsäuren besteht und eine Jodzahl von 145 und eine Säurezahl von 175 hat,

Beispiel 3: Tallölfraktion/Ricinolsäure-Gemisch im Verhältnis 2:1. Die Ricinolsäure hat eine Säurezahl von 177 und eine Jodzahl von 83 bis 88.

Beispiel 4: Ricinolsäure

Beispiel 5ί Decansäure

Beispiel 6: Stearinsäure verwendet.

Beispiel 7

Man verfährt wie in Beispiel 4, nur setzt man anstelle eines mit Isobutanol verätherten Melaminharzes ein 85 ^igea wasserlösliches mit Methanol nahezu vollständig veräthertes Hexamethylolmelamin ein, und zwar mit einem Gewichtaanteil von 40 bia 20 #, vorzugsweise 30 #.

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Beispiel 8

Wie bei Beispiel 7 wird zu gleichen Anteilen ein wasserlösliches Melaminharz eingesetzt, anstelle von Ricinolsäure aber Stearinsäure.

Die Harze wurden als Decklacke in einem Dreischichtenaufbau wie in Beispiel 1 verspritzt. Die Prüfdaten gibt folgende Tabelle wieder.

Decklack aus Beispiel Nr.

Nagelhärte

Pendelhärte Glanz in Sek. nach nach DIN 53 157 Lauge

ASTM-SaIzsprühtest +) (168 Stunden)

1	^a} b)	sehr gut η	80 86	48	kein Angriff Il
2	^a} b)	Il It	115 118	40	Il It
3	^a\	Il Il	113 112	40	Il tt
4	^a\ b)	Il It	110 122	36	11 It
5	b)	It It	80 86	51	Il Il
6	a) b)	gut bis sehr gut ti	87 90	51	!I Il
7	^a} b)	sehr gut It	105 98	30	Il Il

a) Dreischichtenaufbau auf zinkphosphatierten Blechen Bonder 125.

b) DreiBChichtenaufbau auf Tiefziehblechen.

+) ASTM B 117-64 7,

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Claims

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Patentanspruch

Verwendung von kathodisch abscheidbaren Überzugsmittel^ enthaltend ein in Wasser lösliches oder dispergierbares, zumindest teilweise als Salz einer wasserlöslichen Carbonsäure vorliegendes Kondensationsprodukt aus

a) 40 bis 75 Gewichtsprozent eines polyfunktionellen Aminoalkohole mit tertiären Stickstoffatomen, der gegebenenfalls Epoxidgruppen enthält,

b) 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Gemisches aus mindestens einer Monocarbonsäure mit 7 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem mindestens zwei Carboxylgruppen pro Molekül enthaltenden Addukt, Polykondensat oder Polymerisat und

c) 5 bis 40 Gewichtsprozent mindestens eines gegebenenfalls mit einem Alkohol verätherten, üblichen Phenoplast- oder Aminoplastharze s,

wobei die Summe der Gewichtsprozente von a) + b) + c) gleich

100 ist, nach Patent (Patentanmeldung P 19 30 949.0)

ganz allgemein als Bindemittel für Lacke mit hoher Füllkraft für übliche Lackierverfahren.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

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