DE2105062C3 - Verfahren zur Herstellung von Überzügen unter Verwendung von Zweikomponenten-Polyurethanlacken - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Überzügen unter Verwendung von Zweikomponenten-Polyurethanlacken

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DE2105062C3 DE19712105062 DE2105062A DE2105062C3 DE 2105062 C3 DE2105062 C3 DE 2105062C3 DE 19712105062 DE19712105062 DE 19712105062 DE 2105062 A DE2105062 A DE 2105062A DE 2105062 C3 DE2105062 C3 DE 2105062C3
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Description

Die Herstellung von Zweikomponenten-Polyurethanlacken auf Basis von Polyisocyanaten und hydrosylgruppenhaltigen Polyestern ist bereits bekannt Weiterhin bekannt ist der Aufbau von Polyurethanlacksystemen unter Mitverwendung von hydroxylgruppenaufweisenden Polyestern auf Basis von trocknenden, halbtrocknenden oder nichttrocknenden pflanzlichen oder tierischen ölen bzw. den diesen Ölen zugrunde liegenden Fettsäuren. Als Polyisocyanatkomponente für derartige Zweikomponenten-Polyurethanlacke eignen sich beliebige, mindestens 2 freie reaktionsfähige Isocyanatgruppen aufweisende Verbindungen. Insbesondere kamen bislang monomere Polyisocyanate mit aromatisch und/oder aliphatisch bzw. cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen sowie deren freie Isocyanatgruppen aufweisenden Umsetzungsprodukte mit Urethan-, Biuret-oder Isocyanuratstrukturzum Einsatz.
Anstrichmittel und Lacke mit besonders wertvollen Eigenschaften sind insbesondere bei Verwendung der letztgenannten Urethan-, Biuret- oder Isocyanurat-Polyisocyanate zugänglich.
Die aus solchen Polyisocyanaten und ölmodifizierten, freie Hydroxylgruppen enthaltenden Polyestern hergestellten Polyurethan-Zweikomponentenlacke ergeben je nach OH-Gehalt mehr oder weniger rasch trocknende Überzüge, wobei die resultierenden lacktechnischen Eigenschaften weitgehend von der Art des zur Vernetzung dienenden Polyisocyanats und dem gewählten NCO/OH-Verhältnis abhängig sind. Die polyfunktionellen Isocyanuratpolyisocyanate, die infolge ihrer hohen Reaktivität in der Praxis zur Herstellung von schnelltrocknenden Lacken als Reaktionspartner von besonderem Interesse sind, weisen jedoch auch sehr nachteilige Eigenschaften auf, welche ihre Anwendung erheblich erschweren.
Neben guten lacktechnischen Eigenschaften bei
schneller Trocknung soll die Verarbeitungszeit (Potlife) der Lacke möglichst lang sein, um dadurch beispielsweise eine problemlose Verarbeitung auf kontinuierlich laufenden Lack-Gießmaschinen zu ermöglichen.
Diese Forderung der Praxis konnte bisher nur ungenügend erfüllt werden, insbesondere dann, wenn die OH-Gruppen enthaltenden ölmodifizierten Reaktionspartner mit hochreaktiven Isocyanaten kombiniert werden sollen. In solchen Fällen kann zwar eine schnelle Trocknung erreicht werden, jedoch wird die Verarbeitungszeit dabei in der Regel auf ein für die Praxis unerwünschtes Maß reduziert
Weiterhin wird die Verarbeitungszeit sehr stark durch den Anteil an Bindemittel im Lack beeinflußt und nimmt im allgemeinen mit steigendem Bindemittelgehalt ab. Wünschenswert sind aber für viele Anwendungen Lacke mit einem hohen BindemittelgehaJt, welche insbesondere auf porigen Substraten, wie >. B. Holz und anderen Materialien gut füllende Eigenschaften besitzen und bereits nach ein oder zwei Lackaufträgen einen geschlossenporigen Lackfilm ergeben. Bei den bisher bekannten, sehr schnell trocknenden Kombinationen auf Basis ölmodifizierter, OH-Gruppen aufweisender Polyester-Harze und hochreaktiver Polyisocyanate steigt jedoch die Viskosität in Abhängigkeit vom Bindemittelgehalt nach dem Zusammengeben der beiden Komponenten rasch sehr stark an. Besonders im kritischen Konzentrationsbereich, der etwa bei einem Bindemittelgehalt des Lackes von mehr als 30% liegt, ist dieses nachteilige Verhalten sehr ausgeprägt Die für die Praxis wünschenswerten Formulierungen mit hohem Bindemittelgehalt besitzen daher meist keine Viskositätsstabilität und eine nur sehr begrenzte Verarbeitungszeit
Auch die in der Praxis üblichen Zusätze zur Verbesserung der Schleifbarkeit, wie z. B. Metallstearate, wirken sich im Sinne einer Reduzierung der Verarbeitungszeit aus. Da auf solche Zusätze in der Regel bei der Herstellung von schnell trocknenden und schnell schleifbaren Grundierungen nicht verzichtet werden kann, werden die Verarbeitungszeit und die Viskositätskonstanz hierdurch zusätzlich eingeschränkt
Ferner wird die Herstellung relativ bindemittelreicher Lackaufträge durch Blasenbildung und Luftein-Schlüsse erschwert, wenn der Auftrag des Lackes auf porigen und porösen Substraten vorgenommen wird.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß Kombinationen aus den erwähnten Polyisocyanaten — insbesondere solchen vom Isocyanurat-Typ — und speziell zusammengesetzten ölmodifizierten Polyestern unter Vermeidung der vorerwähnten Mangel zu !Lacken mit unerwartet günstigen Eigenschaften wie Verarbeitungszeit (Potlife), Viskositätsstabilität, Trocknung, Schleifbarkeit, Härte und Elastizität führen, wenn bei der Herstellung dieser speziell zusammengesetzten Polyester auf Basis trocknender und/oder halb- bzw. nichttrocknender öle bzw. der diesen ölen zugrunde liegenden Fettsäuren, Dicarbonsäuren sowie gegebenenfalls anderen Monocarbonsäuren, Glykolen und höherwertigen Alkoholen als Alkoholkomponente ein Glykole mit mindestens 2 Äthersauerstoffbrücken und 6—14 Kohlenstoffatome aufweisendes Polyol-Gemisch verwendet wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen unter Verwendung von Zweikomponenten-Polyurethanlakken auf Basis von
1. Polyisocyanaten und
II. hydroxylgruppenaufweisenden Polyestern aus
a) trocknenden, halbtrocknenden oder nichttrocknenden ölen bzw. den diesen Ölen zugrunde liegenden Fettsäuren, Dicarbonsäuren sowie gegebenenfalls anderen Monocarbonsäuren ί und
b) zwei- und höherwertigen Alkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkohol-Komponente der Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester einschließlich des gegebenenfalls in Form des verwendeten in Öls eingeführten Glycerins zu 10—30 Äquivalentprozent aus mindestens 2 Äthersauerstoffbrücken aufweisenden Glykolen mit 6—14 Kohlenstoffatomen besteht
Bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden hydroxylgruppenaufweisenden Polyestern han- delt es sich um Um- bzw. Veresterungsprodukte von trocknenden, halbtrocknenden oder nichttrocknenden natürlichen oder synthetischen ölen bzw. der diesen ölen zugrunde liegenden Fettsäuren, Dicarbonsäuren sowie gegebenenfalls anderen Monocarbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Polyester weisen OH-Zahien von 50 bis 200, insbesondere von 100 bis 150, auf. Der ölgehalt der Polyester richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck und liegt im allgemeinen zwischen 20 und 50, vorzugsweise 30 bis 35%.
Für die Herstellung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester eignen sich beliebige natürliche trocknende, halbtrocknende oder nichttrocknende Öle bzw. diesen Ölen zugrunde liegende Fettsäuren und/oder Fettsäuren synthetischen Ursprungs oder deren Gemische. Beispiele sind Leinöl. Sojaöl Erdnußöl, Holzöl, Rizinusöl, dehydratisiertes Rizinusöl usw. bzw. die entsprechenden Fettsäuren oder Taüölfettsäuren sowie r> synthetische aliphatische Monocarbonsäuren mit vorzugsweise 6—18 Kohlenstoffatomen usw. Neben den genannten ölen und/oder Monocarbonsäuren können auch andere Monocarbonsäuren wie Benzoesäure, p-tert-Butylbenzoesäure, cycloaliphatische Monocarbonsäuren wie Hexahydrobenzoesäure usw. in Mengen bis zu 15 Gewichtsprozent des Polyesters eingesetzt werden. Weiterhin werden bei der Herstellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester auch Dicarbonsäu- 4r> ren wie z. B. Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure usw. mitverwendet. Bevorzugt mitzuverwendende Dicarbonsäure ist Phthalsäure.
Der Gehalt an diesen Dicarbonsäuren beträgt 30 bis r>o 50, vorzugsweise 35 bis 45 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyesters. Der Anteil an aliphatischen gesättigten Dicarbonsäuren sollte jedoch dabei 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyesters, nicht übersteigen. v>
Der Gesamtalkoholanteil in den beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyestern liegt bei 20 bis 50, vorzugsweise 35 bis 45 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an Polyester. Die erfindungsgemäß so mitzuverwendenden Ätherglykole mit mindestens zwei Äthersauerstoffbrücken und 6—14 Kohlenstoffatomen werden in Anteilen von 10—30 Äquivalentprozent mitverwendet, was ca. 3—30, vorzugsweise 5—15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des br> Polyesters, entspricht. Neben diesen Ätherglykolen müssen ferner 3- und/oder höherwertige Alkohole, wie z. B. Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Trihydroxycyclohexan, Pentaerythrit usw., im Polyester enthalten sein. Daneben können noch weitere Diole wie Äthylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, Hexamethylendiol, Octamethylendiol in Mengen bis zu 15 Gewichtsprozent des Polyesters mitverwendet werden.
Die Herstellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Polyester erfolgt nach den üblichen Methoden der Um- bzw. Veresterung.
Aus diesen Ausgangskomponenten, jedoch ohne den erfindungswesentlichen Ätherglykolen hergestellte, dem Stande der Technik entsprechende hydroxylgruppenaufweisende Polyester sind zwar zur Herstellung von Zweikomponenten-Polyurethanlacken mit spezifischen Vorteilen geeignet, jedoch sind diese Vorteile jeweils mit erheblichen Nachteilen verbunden. So ergeben langölige bis mittelölige Polyester zwar in einigen Fällen, z. B. bei der Verwendung eines mit ca. 40% Erdnußölfettsäure modifizierten Trimethylolpropan-Phthalatharzes, eine schnelle, jeweils von der zur Vernetzung dienenden Isocyanat-Komponente abhängige ; rocknung, jedoch sind die resultierenden Filme erst nach längerer Zeit schleifbar.
Polyester mit einem Anteil von ca. 30% modifizierender Fettsäuren ergeben mit Isocyanat-Härtern zwar schnelltrocknende harte, aber spröde Filme und bedürfen daher einer Elastifizierung. Wird diese in bekannter Weise durch Einführung einer hierzu ausreichenden Menge aliphatischer Dicarbonsäuren, beispielsweise Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure oder deren Gemische durchgeführt, so resultiert eine erhebliche Verzögerung in der Trocknung sowie eine unerwünscht starke Reduzierung der Verarbeitungszeit der Lacke.
Werden in der Polyalkohol-Komponente der Polyester zu deren Elastifizierung Glykole, beispielsweise Äthylenglykol, 1,2-PropylenglykoI oder Dipropylenglykol in Mengen von etwa 15 Äquivalentprozent anteilig mitverwendet, so lassen sich die erwähnten Lackkombinationen mit guten Eigenschaften bei Trocknung, Schleifbarkeit und Verarbeitungszeit herstellen, jedoch ist die Elastizität noch unzureichend Eine Verdoppelung dieser Glykolanteile auf ca. 30 Äquivalentprozent verändert die Elastizität nur geringfügig, verbessert aber wesentlich die Schleifbarkeit. Bei Anwendung längerkettiger Glykole, wie z.B. 1,6-HexandioI, verändern sich die lacktechnischen Eigenschaften der Polyester mit Ausnahme einer Verzögerung in der Trocknung um etwa 50% kaum.
Das Verhältnis von schneller Trocknung, langer Verarbeitungszeit, guter und kurzfristiger Schleifbarkeit bei guter Elastizität ist dann überraschend günstig, wenn men erfindungsgemäß zur Elastifizierung statt Diäthylenglykol bzw. Dipropylenglykol längere Kohlenstoffketten aufweisende Ätherglykole mit mindestens 2 Äthersauerstoffbrücken und mindestens 6 Kohlenstoffatomen in Mengen von 10—30 Äquivalentprozent, bezogen auf den Ges'amtpolyalkoholanteil, einsetzt
Größere Anteile dieser Glykole führen zu Produkten mit geringerer Filmhärte, während Ätherglykole mit mehr als 6 Äthersayerstoffbrücken und mehr als 14 Kohlenstoffatomen, z. B. Octaäthylenglykol, die Eigenschaften der Polyester in ähnlich ungünstiger Weise wie aliphatische Dicarbonsäuren beeinflussen.
Als geeignete Ätherglykole mit mindestens 2 Äthersauerstoffbrücken und 6—14 Kohlenstoffatomen für die Herstellung der speziell zusammengesetzten ölmodifizierten Polyester gemäß vorliegender Erfindung zur
Kombination mit den erwähnten Isocyanathärtern seien beispielhaft genannt: Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Pentaäthylenglykol.Tripropylenglykol usw.
Die unter der erfindungsgemäßen Mitverwendung der Ätherglykole mit mindestens 2 Äthersauerstoffbrükken und 6—14 Kohlenstoffatomen aus den üblichen, oben beispielhaft aufgeführten, zur Herstellung ölmodifizierter Alkydharze bekannten Bestandteile hergestellten hydroxylgruppenaufweisenden Polyester stellen vorzugsweise in üblichen Lacklösungsmitteln, wie aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern und/oder .Ketonen gelöster Form, eine Komponente des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen Zweikomponenten-Polyarethanlacksdar.
Die zweite Komponente besteht aus dem als Härter benutzten Polyisocyanat, welches ebenfalls vorzugsweise in inerten Lösungsmitteln gelöster Form zum Einsatz gelangt. Geeignete Polyisocyanate sind beliebige in der Polyurethan-Chemie bekannte Polyisocyanate, wie z. B. 2,4-ToIuylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat usw.
Vorzugsweise werden beim erfindun-rsgemüßen Verfahren jedoch gemäß der Lehre der deutschen Patentschrift 12 01992 zugängliche Isocyanurat-Polyisocyanate mit aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen, gemäß der Lehre der französischen Patentschrift 15 10 342 zugängliche Isocyanuratpolyisocyanate mit aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, gemäß der Lehre der deutschen Patentschrift 11 01 394 zugängliche Biuret-Polyisocyanate mit aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen oder Urethangruppen aufweisende Umsetzungsprodukte von mehrwertigen Alkoholen mit überschüssigem Diisocyanat, wie z. B. das Reaktionsprodukt aus 3 Mol 2,4-Toluylendiisocyanat und 1 Mol Trimethylolpropan eingesetzt.
Die beiden Komponenten werden zur Verarbeitung als Lack vereinigt, wobei die Mengenverhältnisse so bemessen werden, daß sich ein NCO/OH-Verhältnis von 03 bis 1JS, vorzugsweise von 0,5 bis 1, ergibt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen Zweikomponenten-Polyurethanlacke sind durch folgende vorteilhafte Eigenschaften ausgezeichnet:
Infolge eines relativ niedrigen OH-Gehaltes der erfindungsgemäß beschriebenen Harze ist der erforderliche Bedarf an Isocyanaten gering.
Die Aushärtung der damit hergestellten Überzüge erfolgt sehr schnell.
Auch bei einem NCO/OH-Verhältnis von < 1 ist die Trocknung bemerkenswert rasch, so daß staubtrockene Filme bereits nach ca. 5 bis 10 Minuten erhalten werden.
Die mit diesen Polyestern hergestellten Lacke haben trotz ihrer schnellen Trocknung eine überraschend lange Standzeit von ca. 10 bis 100 Stunden.
Gegenüber den bekannten ölmodifizierten Polyestern wird die Verarbeitungszeit bzw. der Anstieg der Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit nur wenig vom Bindemittelgehalt des Lackes beeinflußt.
Die erfindungsgemäß benutzten ölmodifizierten Polyester sind gut mit ölfreien Polyestern, Nitrocellulose, Polyvinylalkohol/Polyvinylacetat-Mischpolymerisaten, Rizinusöl und anderen modifizierenden Komponen= ten und Lackhilfsmitteln, insbesondere Pigmenten, verträglich.
Zusätze von Metallstearaten, welche zur Herstellung schnell schleifbarer Grundierungen meist erforderlich sind, wirken s'ch trotz ihres katalytischen Effektes bei den ölmodifizierten Polyestern gemäß vorliegender Erfindung nur wemg nachteilig auf die Viskositätsstabilität des Lackes aus.
Auffallend ist ferner, daß selbst bindemitielreiche Lackkombinationen nach der Zugabe des Isocyanathärters eine günstig niedrige Anfangs viskosität besitzen. ι Anhand der nachfolgenden Beispiele ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Zunächst wurden 11 ölmodifizierte Polyester in bekannter Weise nach dem Schmelzverfahren unter Durchleiten von Stickstoff hergestellt Zusammensatin zung und Kennzahlen dieser gleichartig hergestellten Polyester sind nachstehend angegeben.
Harz A
( 384,5 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 309,0 Gew.-Teile Trimethylolpropan 300,5 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 6,0 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid
werden bei einer Temperatur von 200° C unter Durchleiten von Stickstoff so bnge verestert, bis die Viskosität einer 60%igen Lösupj» des Harzes in Xylol einen Wert von ca. UOSeIc, gemessen im DIN-Becher Nr. 4 bei 200C, erreicht hat Das Harz besitzt einen ölgehalt (berechnet als Triglycerid) von ca. 43%, eine Säurezahl von 10,5 und eine OH-Zahl von ca. 90.
Harz B
310,0 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 359,5 Gew.-Teile Trimethylolpropan 323,8 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 6,7 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid Kennzahlen:
ölgehalt 34,5% entsprechend 33%Fettsäure
Säurezahl 7,1
OH-Zahl ca. 150
Visk.60%ig in Xylol 152 Sek.
Harz C
281,4 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 3194 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
86,8 Äquivalent-% 413 Gew.-Teile 1,2-Propylenglykol entsprechend
13,2 Äquivalent-% 35O^ Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 73 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid Kennzahlen:
Ölgehalt 31,4% entsprechend
30% Fettsäure
Säurezahl 9,4
OH-Zahl 144
Visk. 60% in Xylol 157 Sek.
Harz D
282,1 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 288,8 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
82,6 Äquivalent-% 914 Gew.-Teile Dipropylenglykol entsprechend
17,4 Äquivalent-%
330,8 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 6,8 Uew.-Teile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen:
Ölgehalt 31,4% entsprechend
30% Fettsäure
Säurezahl 9,4
OH-Zahl 136
Visk.60%ig in Xylol 73 Sek.
Harz E 86.8 Aquivalent-%
277,3 Gew.-Teile ErdnuBölfetlsäure 1,2-Propylenglykol entsprechend
321,5 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend 13,2 Äquivalent-%
Phthalsäureanhydrid
41,7 Gew.-Teile Adipinsäure
Maleinsäureanhydrid
144,4 Gew.-Teile
107,8 Gew.-Teile 31,4% entsprechend
7,3 Gew.-Teile 30% Fettsäure
Kennzahlen: 8,1
Olgehalt 138
Säurezahl
OH Zahl
Visk.60% in Xylol 106 Sek.
Harz K
280,0 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 308,8 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
86,0 Äquivalent % 66,6 Gew.-Teile 1,6-Hexandiol entsprechend
14,0 Äquivalent-%
337,7 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 6.9 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen: 31,0% entsprechend
ölgehalt 29.8% Fettsäure
63
Säurezahl 142
OHZahl
Visk. 60%ig in Xylol 74 Sek.
Harz G
2824 Gew.-Teile Erdnußölfettsäure 295,4 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
87,0 Äquivalent-% 96,0 Gew.-Teile Tetraäthylenglykol entsprechend
13,0 Äquivalent-%
3193 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid b,t> Oew.-1 eile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen:
ölgehalt 31,4% entsprechend
30,0% Fettsäure Säurezahl 10,4
OH-Zahl 135
Visk. 60%ig in Xylol 61,0 Sek.
Harz H
280,4 Gew.-Teile einer verzweigten, gesättigten synthetischen Fettsäure des Molgewichts 288 3013 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
86£ Äquivalent-% 82,4 Gew.-Teile Triäthylenglykol entsprechend
14,0 Äquivalent-%
328^ Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 6,8 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen:
Ölgehalt 31,0% entsprechend
293% Fettsäure Säurezahl 11,4
OH-Zahl 136
Visk. 60%ig in Xylol 76 Sek.
Harz I
282,4 Gew.-Teile Erdnußölfcllsäure
258.0 Gew.-Teile Trimethylolpropan entsprechend
86,4 Äquivalent-%
181,9 Gew.-Teile Polyäthylenglykol 400 entsprechend 13,6 Äquivalent-%
272.1 Gew. Teile Phthalsäureanhydrid 5,6 Gew.-Teile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen:
Ölgehalt
Säurezahl
OH-Zahl
31,0% entsprechend 29,8% Fettsäure 6,8
115
f. Visk. 60%ig in Xylol 33 Sek.
Polyäthylenglykol 400 mit einem Durchschnitts-Molgewicht von 400 entspricht etwa dem Oclaäthylenglykol.
.'Ii Harz J
210,9 Gew.-Teile synth. Vorlauffettsäure C?-Cq
Molgewicht 144
406,7 Gew.-Teile Trimethylolpropan
272.7 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 93,1 Gew.-Teile Adipinsäure
16.6 Cicw.-Teile Maleinsäureanhydrid
Kennzahlen:
Ölgeluft 25,09% entsprechend «ι 23,06% Fettsäure
Säurezahl 11
OHZahl 145
Visk. 50%ig in Xylol 38 Sek.
r. Harz K
316.8 Gew.-Teile dehydratisiertes Rizinusöl 238,7 Gew.-Teile Trimethyloläthan entsprechend
86,2 Äquivalent-%
28.7 Gew.-Teile 13-Butylenglykol entsprechend 13,8 Äquivalent-% 383,2 Gew.-Teile Phthalsäureanhydrid 32.6 Gew.-Teile Benzoesäure
Kennzahlen:
J". ölgehalt 33,40% entsprechend
31,8% Fettsäure
Säurezahl 28
OH-Zahl 95
Visk. 50%ig in Xylol 239 Sek. ~>o
Mit diesen ölmodifizierten Polyestern wurden die folgend beschriebenen Polyurethan-Zweikomponeiitenlacke hergestellt
Als Isocyanathärter wurden die folgenden Polyiso-5ί cyanate benutzt:
I. Die 50gew.-%ige Lösung des nach Beispiel 3 der deutschen Patentschrift 12 01992 hergestellten Polymerisats aus Toluylendiisocyanat in Athylacetat mit einem NCO-Gehalt von 8%.
μ II. Ein gemäß Beispiel 1 der französischen Patentschrift 15 10 343 hergestelltes Isocyanurat-Polyisocyanat aus Toluylendiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat als 60gew.-%ige Lösung in Butylacetat Der NCO-Gehalt der Härtsr-Lösung betrug 104%. t>5 IH. Ein aus drei MoI Toluylendiisocyanat und 1 Mol Trimethylolpropan hergestelltes Präpojymerisat in Form einer 75gew.-%igen Lösung in Äthylacetat Der NCO-Gehalt betrug 13 Gew.-%.
10
Die 75gcw. %igc Losung eines gemäß »Methoden der organischen Chemie (H ο u b e η — W e y I), Cj. Thieme Verlag/Stuttgart, 1963, Bd. 14/2. Teil II. Seite 69'«, hergestellten aliphatischen Biuret-Polyisocyanats socyanats mit einem NCO-Gehalt von
Die 40% Gesamtbindemittel enthaltenden Lacke v:rden auf Glasplatten oder Holzproben durch Spritzen aufgebracht und anwendungstechnisch verglei-
Kombi- Trock Stnnd- Pendeln. Schleif Elasti
nations- nung zeit Λ. K ö η i g barkeit zität')
Ii ar/ i. Min. i. Std. i. Sek. η. I Tag n. Min.1)
A 14 30 71 130 1
B IO 21 zu spröde") 80 3
C Il 23 zu spröde*) 55 3
D 20 20 165 60 3
E 25 12 167 62 3
F 10 22 zu spröde*) 80 3
G 19 18 157 60 2
Il 12 18 176 60 2
I 22 6 zu weich*) 45 I
I 15 11 123 120 3
K 13 5 85 40 3
chcnd geprüft. Die erhaltenen Resultate sind in den nachstehenden Tabellen aufgeführt.
Beispiel 1
Vergleich von Trocknung, Standzeit, Härte, Schleifbarkeit, Elastizität und Anlösbarkeit von Zweikomponentenlacken unter Verwendung von Härter I bei einem Bindemittelgehalt von 40% und einem Verhältnis NCO/OH von 0,7:1.
Anlösbarkeit nach ldi)
333
2223 0023
1123 1123
0002 0333
*) Nicht meßbar.
G und H sind Harze gemäß vorliegender Erfindung.
') Die Schleibarkeit wurde mit Lacken, die 4% Zinkslearat, berechnet auf festes Bindemittet, enthielten, geprüft
!) Kennzeichnung der Elastizitätswcrtc: 1 = weich, 2 = gut elastisch, 3 = spröde. ') Kennzeichnung der Anlösbarkeit.
Je ein mit Toluol, Butyiacetat, Äthylglykolacetat bzw. Aceton getränkter Wattebausch wird I Minute auf den Lackfilm aufgelegt und dann der Angriff in der genannten Reihenfolge der Lösungsmittel beurteilt.
Es bedeutet:
0 = unverändert
1 = Oberfläche erweicht
2 = erweicht und gequollen
3 = stark aneelöst.
Beispiel 2
Wie Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von Härter Il bei einem Verhältnis NCO/OH von I: 1. Der Bindemittelgehalt der Lacke beträgt 40%.
Beispiel
Vergleich der Viskositätsanstiege und Standzeiten Viskosität wurde bei 22°C im DIN-Becher(4-mm-Düse) von Lackansätzen mit 40% Bindemittelgehalt in gemessen. Butyiacetat (NCO/OH = 0,7:1) mit Härter I und II. Die
Kombi Trock Stand Pendeln. Anlösbar
nations- nung zeit n. König keit nach
harz i. Min. i. Std. i. Sek. 1 Tag. vgl.
n. I Tag Beispiel 1
A 29 22 81 3333
B 32 24 154 3333
C 31 24 158 3333
D 32 20 147 2223
t I It 143
G 31 20 143 2223
H 37 22 150 2223
J 41 13 112 0003
K 33 5 110 0333
Harz % OH Härter I in see
n.5Std. 		Stand
zeit
i-Std. 		Härter II in see
n. 5 Std. 		Stand
zeit
i-Std.
Viskosität
sofort 		20,4
97,0
nicht mehr
meßbar 		26
10
8 		Viskosität
sofort 		15,2
19,2
56 		29
14
10
H
J
K 		4,0
5,0
1,6 		15,4
19,0
24,2 		Beis ρ i e 1 4 13,6
15,2
18,4
Viskosität und Standzeit in Abhängigkeit vom Bindemittelgehalt der Lacke in Butyiacetat, (NCO/OH=0,7 :1), hergestellt mit Härter I.
Harz in see Il > Stand 21 I 05 062 n. 4 Std. Stand 12 K in see Stand
H zeit 13 zeit zeit
Binde nach i. Std. 18 i. Std. Viskosität n. 4 Std. i. Std.
mittel- Viskosität 11 150 97 80 15 350
konz. 13 47 #) 22 sofort 18 35
sofort 20 24 Viskosität in see 10 12 ") 8
11 240 4 Std. 10 5 13 ·) 2
12 sofort 24
20% 16 12 ·)
30% 42 17
40% 19
50% 93
*) Nicht mehr meßbar.
Beispiel
Schleifbarkeit unter vergleichbaren Bedingungen von Lacken mit 20% Bindcmittelgehalt unter Zusatz von 4% Zinkstearat — berechnet auf Bindemittel — unter Verwendung von Härter Harz
Trocknung in Mm. Standzeit
in Std.
160 77
t "»Λ
I JU
180
140		 i00
50
30
Harz A nach Harz H nach Harz J nach Harz K nach
NCO/OH I
1 : 5 Std.
1, Min.
20 Min.
40 Min.
30
0,8:1
4 Std. 22 Min. 50 Min. 70 Min.
Viskositätsanstieg in see (DIN-4-Becher)
Standzeit i. Std.
Harz H Harz H + 4% Zinkstearat1^
Harz J Harz J + 4% Zinkstearat1)
Harz K Harz K + 4% Zinkstearat1)
12 13
14 14
17 19
13 15
14 16
19 57
14 16
15 22
25
36 16
20 8
') Berechnet auf Bindemittelgehalt des Lackes. !) Die Trocknung wurde von 90 μ dicken Naßfilmen auf Glasplatten bei Raumtemperatur geprüft.
Beispiel 8
Viskositätsanstieg und Standzeit der 40% Bindemittel enthaltenden Lacke mit Härter IV. Die Lacke wurden mit 0,1*% Dibutylzinndilaurat (berechnet auf festes to Bindematerial) katalysiert.
Beispiel
Viskositäten und Standzeiten von Grundierungen unter Verwendung von Härter I bei einem Bindemittelgehalt von 36%, NCO zu OH = 0,7:
Nicht mehr meßbar.
Beispiel
Vergleich von Trocknung1) und Standzeit der 40% Bindemittel enthaltenden Lacke mit Härter III, NCO/OH = 1:1. Harz
Auslaufzeit in see
DIN-4-Becher
sofort n. 3 Std.
Standzeit in Std.
13
13,6
15,4
22,8
Beispiel
n. 7 Std.
18,2 geliert
13 7
Ein pigmentierter Lack (60 Gew.-% TIO2 berechnet auf Bindemittel) mit einem Bindemittelgehalt von ca. 30% hat bei Vernetzung mit Härter Il (NCO/OH = 0,ö : i) folgende higenschalten:
4-, Harz G, 75%ig in Xylol 1333 — Gew.-Teile
Harz I, 75%ig in Xylol — 1333 Gew.-Teile
Celluloseacetobutyrat 5,0 5,0 Gew.-Teile
niedrigviskos, 20%ig in
Butylacetat
Titandioxid 86,6 96,0 Gew.-Teile
Äthylglykolacetat 60,0 65,0 Gew.-Teile
Methylisobutylketon 60,0 65,0 Gew.-Teiie
Äthylacetat 60,0 65,0 Gew.-Teile
" Toluol 36,8 45,7 Gew.-Teile
Härter II 74,0 100,0 Gew.-Teile
Trocknung1) 22' 47'
b0 Viskosität
sofort 12" 13"
nach 4h 14" 16"
nach 6h 14" 18"
Standzeit 23h 12h
!) Trocknung wurde wie in Beispiel 7 bestimmt.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Überzügen unter Verwendung von Zweikomponenten-Polyurethanlacken auf Basis von
1. Polyisocyanaten und
II. hydroxylgruppenaufweisenden Polyestern aus
a) trocknenden, halbtrocknenden oder nichttrocknenden Ölen bzw. den diesen ölen zugrunde liegenden Fettsäuren, Dicarbonsäuren sowie gegebenenfalls anderen Monocarbonsäuren und
b) zwei- und höherwertigen Alkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkohol-Komponente der hydroxylgruppenaufweisenden Polyester einschließlich des gegebenenfalls in Form des verwendeten Öls eingeführten Glycerins zu 10—30 Äquivalentprozent aus mindestens 2 Äthersauerstoffbrücken aufweisenden Glykolen mit 6—14 Kohlenstoffatomen besteht
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mindestens 2 Äthersauerstoffbrükken aufweisende Glykole Tri- und/oder Tetraäthylenglykol verwendet werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanate isoeyanuratgruppenaufweisende Polyisocyanate verwendet werden.
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