DE2144135A1 - Electrically depositable aqueous polymer preparation - Google Patents
Electrically depositable aqueous polymer preparationInfo
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Description
1. September 1971. H / P (370), 47721st September 1971. H / P (370), 4772
PPG. INDUSTRIES, INC1 PITTSBURGH, PA. 15222» V. St. A. ELEKTRISCH ABLAGERBARE WÄSSRIGE POLYMERZUBEREITUNGPPG. INDUSTRIES, INC 1 PITTSBURGH, PA. 15222 »V. St. A. ELECTRICALLY DEPOSITABLE AQUATIC POLYMER PREPARATION
Diese Erfindung betrifft eine elektrisch ablagerbare wässrige Polymerzubereitung in Dispersionsform und ein Verfahren zur elektrischen Ablagerung einer derartigen Zubereitung.This invention relates to an electrodepositable aqueous polymer preparation in dispersion form and a method for electrical deposition of such a preparation.
In der US-PS 3 403 088 sind wässrige Dispersionen von Überzugsmassen beschrieben, die durch elektrische Ablagerung aufgetragen werden können. Diese Zubereitungen enthalten ein mindestens teilweise neutralisiertes acrylisches Mischpolymeres und ein Amin-Aldehydkondensationsprodukt. Das acrylische Mischpolymere enthält in polymerisierter Form einen Hydroxyalkylester einer ungesättigten Garbonsäure, eine ungesättigte Säure und mindestens ein anderes äthylenisch ungesättigtes Monomeres. Obwohl diese Stoffe hervorragende Materialien für die elektrische Ablagerung sind, wurde gefunden, daß bei hohen Anforderungen an die Ablagerungsbedingungen nicht in allen Fällen fehlerfreie Filme erhalten werden. Wenn z. B. durch elektrische Ablagerung Überzüge auf unregelmäßigen Oberflächen erzeugt werden sollen, wie z. B. seitlichen Nähten von Stahlzylindern und ähnlichen Stahlmaterialien, kann es dazu kommen, daß beim Aushärten des abgelagerten Filmes der Überzug fließt und ein zu dünner Film oder an einer überlappten Nahtstelle sogar überhaupt kein Film entsteht, so daß das Metall ungeschütztUS Pat. No. 3,403,088 discloses aqueous dispersions of coating compositions described that can be applied by electrical deposition. These preparations contain a at least partially neutralized acrylic copolymer and an amine-aldehyde condensation product. The acrylic interpolymer contains a hydroxyalkyl ester in polymerized form an unsaturated carboxylic acid, an unsaturated acid and at least one other ethylenically unsaturated monomer. Although these materials are excellent materials for electrodeposition, it has been found that not in all cases when the deposition conditions are high error-free films can be obtained. If z. For example, electrical deposition creates coatings on irregular surfaces should be, such as B. lateral seams of steel cylinders and similar steel materials, it can happen that the If the deposited film cures, the coating will flow and the film will be too thin or even at an overlapped seam no film is formed at all, leaving the metal unprotected
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der Korrosion ausgesetzt ist. Um diesen Gefahren entgegenzutreten, hat man an solchen Stellen, z. B. an sioh überlappenden Nahtstellen, verhältnismäßig dicke Filme abgelagert, wobei Filme von einer Dicke von mehr als 0,0254 mm (ein Mil) und im allgemeinen sogar von dicker als 0,0508 mm ( zwei Mil) verwendet wurden.exposed to corrosion. In order to counter these dangers, one has in such places, z. B. at sioh overlapping Seams, relatively thick films deposited using films greater than 0.0254 mm (one mil) and generally even greater than 0.0508 mm (two mils) thick became.
Mit derartig relativ dicken Filmen sind dadurch Probleme aufgetreten, daß in dem Bereich, der durch die vertikale Oberfläche der überlappten Naht und die unterste horizontal· Oberfläche der überlappten Naht definiert ist und wo der Oberzug die größte Dicke hat, Blasen auftreten und eingeschlossen werden, wodurch das Aussehen des Films beeinträchtigt wird und vor allen Dingen aber die Festigkeit und die Beständigkeit des Films in diesem Bereich geschwächt wird.With such relatively thick films, problems have arisen in that in the area passed through the vertical surface the overlapped seam and the lowest horizontal · surface of the overlapped seam is defined and where the top pull is the largest Has thickness, bubbles appear and become trapped, thereby spoiling the appearance of the film and most importantly but the strength and durability of the film in this area is weakened.
Ähnliche Probleme sind auch beim Ablagern von Filmen mit einer Dicke von 0,0381 bis 0,0508 mm auf horizontalen Substraten aufgetreten.Similar problems are also encountered with the deposition of films 0.0381-0.0508 mm thick on horizontal substrates occurred.
Es wurde nun gefunden, daß Mischpolymer· aus einem Hydroxyalkylester einer ungesättigten Carbonsäure, einer ungesättigten Car- : bonsäure und mindestens einem anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren von einem bestimmten Molekulargewicht in Verbindung mit einem Amin-Aldehydkondensationsprodukt elektrisch ablagerbare Überzugsmassen ergeben, die das Auftreten von Blasen in relativ dicken Filmen eliminieren oder wenigstens weitgehend reduzieren, wobei diese Verbesserung auch dann auftritt, wenn man die Anstrichmassen zur Ablagerung von Filmen auf überlappten Nahtbereichen verwendet, wie sie beim Herateilen von Stahlzylindern durch überlappende Schweißung von Stahlplatten oder ähnlichen Stahlmaterialien entstehen.It has now been found that the mixed polymer of a hydroxyalkyl ester of an unsaturated carboxylic acid, an unsaturated car-: acid and at least one other ethylenically unsaturated Monomers of a certain molecular weight in combination with an amine-aldehyde condensation product result in electrodepositable coating compositions which prevent the occurrence of bubbles in Eliminate or at least largely eliminate relatively thick films reduce, this improvement also occurring when the paint compositions for depositing films are overlapped Seam areas used as they are used when dividing steel cylinders by overlapping welding of steel plates or similar steel materials are created.
Die Überzugsmassen nach der Erfindung schließen insbesondere ein acrylisches Mischpolymeres ein, das etwa ein bis etwa 20 Gew.-% eines Hydroxyalkylesters von Acrylsäure, Methacryl- , säure oder von einer anderen alpha, beta-fithylenisch ungesättigtenThe coating compositions of the invention particularly include an acrylic copolymer containing from about one to about 20% by weight of a hydroxyalkyl ester of acrylic acid, methacrylic, acid or another alpha, beta-fithylenically unsaturated
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Garbonsäure enthält. Diese Ester kann man aus einem mit der Säure veresterten Alkylenglykol erhalten oder man kann sie durch Umsetzung der Säure mit einem Alkylenoxid herstellen. In dem Mischpolymeren ist mit einem derartigen Hydroxyalkylester etwa ein bis etwa 25 Gew.-% einer ungesättigten Carbonsäure und mindestens ein anderes äthylenisch ungesättigtes Monomeres, das mit der Säure und dem Ester liiechpolymerisierbar ist, miechpolymerisiert.Contains carboxylic acid. These esters can be mixed with the Acid esterified alkylene glycol obtained or you can prepare them by reacting the acid with an alkylene oxide. In the copolymer with such a hydroxyalkyl ester there is about one to about 25% by weight of an unsaturated carboxylic acid and at least one other ethylenically unsaturated Monomer that is liiechpolymerisbaren with the acid and the ester is, polymerized.
Die bevorzugten Hydroxyalkylester in derartigen acrylischen Mischpolymeren sind Ester-der Acrylsäure oder der Methacrylsäure, bei denen die Hydroxyalkylgruppe bis eu etwa 5 Kohlenstoffatomen enthält, wie 2-Hydroxyäthylacryl*t, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxxäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropyl««th»crylat, 4~ Hydroxybutylmethacrylat und Mischungen derartiger Ester. Man kann auch entsprechende Ester von anderen ungesättigten Säuren, z. B. Ithacrylsäure, Crotonsäure und von ähnlichen Säuren mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen verwenden.The preferred hydroxyalkyl esters in such acrylic Mixed polymers are esters of acrylic acid or methacrylic acid, in which the hydroxyalkyl group has up to about 5 carbon atoms contains, such as 2-Hydroxyäthylacryl * t, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl "" th "acrylate, 4 ~ Hydroxybutyl methacrylate and mixtures of such esters. Man can also corresponding esters of other unsaturated acids, e.g. B. methacrylic acid, crotonic acid and similar acids with use up to about 6 carbon atoms.
Zusätzlich zu den Estern der ungesättigten Monocarbonsäuren können auch Mono- oder Diester von ungesättigten Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure verwendet werden, wobei in diesen Estern mindestens eine der Estergruppen eine Hydroxylgruppe enthalten soll. Derartige Ester von ungesättigten Dicarbonsäuren verleihen den Produkten spezifische Eigenschaften. Beispiele von derartigen Estern schließen ein:In addition to the esters of unsaturated monocarboxylic acids, mono- or diesters of unsaturated dicarboxylic acids, used such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid be, at least one of the ester groups in these esters should contain a hydroxyl group. Such esters of unsaturated Dicarboxylic acids give the products specific properties. Examples of such esters include:
Mono(2-hydroxyäthyl)maleat, Mono(2-hydroxyäthyl)fumarat, Bis(2-hydroxyäthyl)maleat, Mono(2-hydroxypropyl)maleat, Bis(2-hydroxypropyl)maleat, Mono(2-hydroxyäthyl)itaconat, Bis-(2-hydroxyäthyl)itaconat und 2-Hydroxyäthylbutylmaleat.Mono (2-hydroxyethyl) maleate, mono (2-hydroxyethyl) fumarate, Bis (2-hydroxyethyl) maleate, Mono (2-hydroxypropyl) maleate, bis (2-hydroxypropyl) maleate, Mono (2-hydroxyethyl) itaconate, bis (2-hydroxyethyl) itaconate and 2-hydroxyethyl butyl maleate.
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Als ungesättigtes saures Monomeres wird in den Mischpolymeren bevorzugt Acrylsäure oder Methacrylsäure verwendet, obwohl auch andere Säuren mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen benutzt werden können, wie z. B. die Mono- und Dicarbonsäuren, die im Zusammenhang mit den Estern vorstehend erwähnt wurden. Wenn ein Monoester einer Dicarbonsäure als Hydroxyalkylester verwendet wird, kann dieses Monomere auch die gesamte oder einen Teil der Säure darstellen.As an unsaturated acidic monomer is used in the copolymers acrylic acid or methacrylic acid is preferably used, although other acids having up to about 6 carbon atoms are also used can be, such as B. the mono- and dicarboxylic acids mentioned above in connection with the esters. if a monoester of a dicarboxylic acid is used as the hydroxyalkyl ester this monomer can also represent all or part of the acid.
Der Rest des acrylischen Mischpolymeren besteht aus einem oder mehreren anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren, die mit dem Ester und der Säure mischpolymeriaierbar sind. Als derartige Monomere können z. B. die verschiedenen Alkylester von alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren, Alkylacrylate und Alky!methacrylate, wie Äthyl-, Methyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-, Äthylhexyl- und Laurylacrylat und -methacrylat und ähnliche Ester mit bis zu etwa 20 Kohlenstoffatomen in dem Alkylrest. Auch vinylaromatische Kohlenwasserstoffe können als derartige Monomere verwendet werden, wobei Styrol, alpha-Alkylstyrol und Vinyltoluol typische derartige Monomere sind.The remainder of the acrylic copolymer consists of one or more other ethylenically unsaturated monomers, the are copolymerizable with the ester and the acid. As such Monomers can e.g. B. the various alkyl esters of alpha, beta-ethylenically unsaturated dicarboxylic acids, alkyl acrylates and alkyl methacrylates, such as ethyl, methyl, propyl, Butyl, hexyl, ethylhexyl and lauryl acrylate and methacrylate and like esters having up to about 20 carbon atoms in the alkyl group. Vinyl aromatic hydrocarbons can also be used as such monomers can be used, being styrene, alpha-alkylstyrene and vinyl toluene are typical such monomers.
Andere ungesättigte Monomere, die verwendet werden können, schließen monoolefinische und diolefinische Kohlenwasserstoffe ein, halogenierte monoolefinische und diolefinische Kohlenwasserstoffe, ungesättigte Nitrile, ungesättigte Amide, ungesättigte Säuren und dergleichen. Einige spezifische Monomere dieser Art sind z. B. Äthylen, 1,3-Butadien, Acrylnitril, Acrylamid, Vinylacetat, alpha-Chlorstyrol, Vinylchlorid, Methylcrotonat, Allylchlorid und ähnliche Verbindungen.Other unsaturated monomers that can be used include monoolefinic and diolefinic hydrocarbons a, halogenated monoolefinic and diolefinic hydrocarbons, unsaturated nitriles, unsaturated amides, unsaturated acids and the like. Some specific monomers of these Type are z. B. ethylene, 1,3-butadiene, acrylonitrile, acrylamide, vinyl acetate, alpha-chlorostyrene, vinyl chloride, methyl crotonate, Allyl chloride and similar compounds.
Besonders geeignet in den Anstrichsubereitungen nach der Erfindung sind Mischpolymere mit einem mittleren Zahlenmolekulargewicht von mindestens 6 000, einem mittleren Gewichtsmolekulargewicht von mindestens 15 000 und vorzugsweise einem mittleren Zahlenmolekulargewicht von mindestens 7 000 und einem mittleren Gewichtsmolekulargewicht von mindestens 50 000.Particularly suitable in the paint preparations according to the invention are mixed polymers with an average number molecular weight of at least 6,000, an average weight molecular weight of at least 15,000 and preferably an average number molecular weight of at least 7,000 and an average Weight molecular weight of at least 50,000.
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Die obere Grenze des Molekulargewichts ist nicht von sehr wesentlicher Bedeutung und wird durch praktische Überlegungen bestimmt. Es wurde jedoch festgestellt, daß Mischpolymere bzw. Harze bevorzugt ein mittleres Zahlenmolekulargewicht von weniger als 100 000 haben sollen.The upper limit of the molecular weight is not very high essential and is determined by practical considerations. However, it was found that mixed polymers or Resins should preferably have a number average molecular weight of less than 100,000.
Man erhält diese Mischpolymeren unter Verwendung von Bedingungen und Katalysatoren, die üblicherweise zur Herstellung von Acrylpolymeren verwendet werden. In der Regel wird z. B. ein Katalysator benutzt, der freie Radikale bildet, und die Polymerisationstemperatur liegt im allgemeinen zwischen etwa 65 und 1400C.These copolymers are obtained using conditions and catalysts which are conventionally used for the preparation of acrylic polymers. Usually z. B. used a catalyst that forms free radicals, and the polymerization temperature is generally between about 65 and 140 0 C.
Das saure bzw. acrylische Mischpolymere sollte »indestens teilweise neutralisiert sein, d. h., daß alle oder «in Teil der sauren Carboxylgruppen des Mischpolymeren neutralisiert sein sollten, um die für die elektrische Ablagerung gewünschten Eigenschaften zu erhalten. In der Regel sind mindestens etwa 10 % der sauren Gruppen neutralisiert. Dieses wird durch Umsetzung dieser Gruppen mit einer Base erreicht, wobei die Neutralisation vor oder nach der Zugabe des Mischpolymeren zu der Anstrichzubereitung erfolgen kann.The acidic or acrylic mixed polymer should at least partially be neutralized, d. That is, all or some of the acidic carboxyl groups of the copolymer are neutralized should in order to obtain the properties desired for electrodeposition. Usually at least about 10% of the acidic groups are neutralized. This is done through implementation these groups achieved with a base, with the neutralization before or after the addition of the copolymer to the paint preparation can take place.
Für die Neutralisation können verschiedene Basen verwendet wer-r den und bevorzugt wird ein wesentlicher Teil der sauren Gruppen, z. B. etwa 50 % oder mehr, neutralisiert. Als Neutralisationemittel können anorganische Basen, wi· Metallhydroxide, z. B. Alkyl!hydroxide oder Erdalkalihydroxide, insbesondere Kaliumhydroxid, verwendet werden, doch kann man auch Amaoniumhydroxid oder organische Amine für die Neutralisation verwenden. Die im Einzelfall ausgewählte Base und der Umfang der Neutralisation hängt von der Natur der zur Herstellung des Mischpolymeren verwendeten Monomeren und den anderen Komponenten der Überzugsmasse ab.Various bases can be used for the neutralization and preferred are a substantial part of the acidic groups, e.g. B. about 50% or more, neutralized. As a neutralizing agent inorganic bases such as metal hydroxides, e.g. B. alkyl! Hydroxides or alkaline earth metal hydroxides, especially potassium hydroxide, can be used, but ammonium hydroxide or organic amines can also be used for neutralization. The in The base selected on a case-by-case basis and the extent of neutralization depends on the nature of the base used to prepare the copolymer Monomers and the other components of the coating composition.
Zu den Aminen, die verwendet werden können, gehören Alkylamine, wie Äthylenamin, Propylamin, Dimethylamin, Dibutylamin, Cyclohexylamin, Diisoamylamin, Triäthylamin, Tributylamin undAmines that can be used include alkyl amines, such as ethylene amine, propyl amine, dimethyl amine, dibutyl amine, cyclohexyl amine, Diisoamylamine, triethylamine, tributylamine and
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Tripropylamin; ungesättigte Amine, wie Allylamin; Arylamine, wie Anilin; Aralkylamine, wie Benzylamin; Alkarylamine, wie m-Toluidin; cyclische Amine, wie Morpholin und Piperidin; Diamine, wie Hydrazin, Äthylendiamin und Piperazin. Auch Hydroxylamine, wie Diäthanolamin, Diieopropanolamin, Diäthanolamin u. dergl. sind geeignet.Tripropylamine; unsaturated amines such as allylamine; Arylamines, like aniline; Aralkylamines such as benzylamine; Alkarylamines, such as m-toluidine; cyclic amines such as morpholine and piperidine; Diamines such as hydrazine, ethylenediamine and piperazine. Also hydroxylamines, such as diethanolamine, diieopropanolamine, diethanolamine and the like are suitable.
In manchen Fällen wird ein Teil der Neutralisation mit einem Diamin und ein anderer Teil mit einer anderen Base bewerkstelligt, oder es wird ein Teil der Neutralisation mit derar-) tigen Aminen, wie Aminoalkyl-alkandiolen, z. B. 2-Methyl-2-amino-1,3-propandiol, erreicht.In some cases, part of the neutralization is done with a Diamine and another part is accomplished with another base, or part of the neutralization is done with the-) term amines, such as aminoalkyl-alkanediols, e.g. B. 2-methyl-2-amino-1,3-propanediol, achieved.
Man kann die Neutralisation dadurch durchführen, daß man die neutralisierende Base mit dem Mischpolymeren oder mit der in Wasser dispergierten Zubereitung mischt. Man kann eine wässrige Lösung oder eine andere Lösung der Base verwenden und kann gegebenenfalls bei der Neutralisation die Temperatur leicht erhöhen.The neutralization can be carried out by the neutralizing base mixed with the copolymer or with the preparation dispersed in water. One can Use aqueous solution or another solution of the base and, if necessary, can adjust the temperature during the neutralization increase slightly.
Gemeinsam mit dem acrylischen Mischpolymeren, das etwa 95 bis etwa 50 Gew.-% der in Wasser dispergierten Überzugsmasse ausmacht, enthält der nicht-flüchtige Anteil der Masse etwa 5 bis ' etwa 50 Gew.-% eines Amin-Aldehydkondensationsproduktes, ein Polyepoxid oder eine Kombination von diesen beiden.Together with the acrylic copolymers, the to about 50 wt .-% represents about 95 of the water-dispersed coating composition, the non-volatile portion of the mass from about 5 to 'about 50 wt .-% of one amine Aldehydkondensationsproduktes, a polyepoxide, or a Combination of these two.
Die hier verwendeten Aminaldehydkondensationsprodukte sind Aldehydkondensationsprodukte von Melamin, Harnstoff, Acetoguanamin oder ähnlichen Verbindungen. Sie können wasserlöslich oder in organischen Lösungsmitteln löslich sein. Im allgemeinen wird als Aldehyd Formaldehyd verwendet, obwohl brauchbare Produkte auch mit anderen Aldehyden, wie »it Acetaldehyd, Crotonaldehyd, Acrolein, Benzaldehyd, Furfurol und anderen Aldehyden erhalten werden. Im allgemeinen werden bevorzugt Melamin oder Harnstoff verwendet, doch lassen sich auch andere Amine oder Amide benutzen, die mindestens eine Aminogruppe enthalten.The amine aldehyde condensation products used here are Aldehyde condensation products of melamine, urea, acetoguanamine or similar connections. They can be soluble in water or in organic solvents. Generally will used as aldehyde formaldehyde, although useful products can also be made with other aldehydes, such as acetaldehyde, crotonaldehyde, Acrolein, benzaldehyde, furfural and other aldehydes can be obtained. In general, melamine or urea are preferred is used, but other amines or amides containing at least one amino group can also be used.
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Derartige Kondensationsprodukte können ζ. Β. erhalten werden aus Triazinen, Diazinen, Triazolen, Guanidinen, Gruanaminen und den Alkyl- und Arylderivaten von solchen Verbindungen, einschließlich von alkylsubstituierten, arylsubstituierten und cyclischen Harnstoffen und alkylsubstituierten und arylsubstituierten Melaminen. Einige Beispiele von derartigen Verbindungen sind Ν,Ν'-Dimethylharnetoff, Benzylharnstoff, N,N'~ Äthylenharnstoff, Diazindiamid, Formaguanamin, Benzoguanamin, Ammelin, 2-Chlor-4-,6-diamino-1,3»5-triazin, 3»5-Diaminotriazol, 4,6-Diaminopyrrimidin, 2,4-,6-Triphenyltriamino-i,3,5-triazin u. dergl.Such condensation products can ζ. Β. can be obtained from triazines, diazines, triazoles, guanidines, gruanamines and the alkyl and aryl derivatives of such compounds, including alkyl substituted, aryl substituted and cyclic ureas and alkyl substituted and aryl substituted melamines. Some examples of such connections are Ν, Ν'-dimethyl urea, benzyl urea, N, N '~ Ethylene urea, diazine diamide, formaguanamine, benzoguanamine, Ammeline, 2-chloro-4-, 6-diamino-1,3 »5-triazine, 3» 5-diaminotriazole, 4,6-diaminopyrrimidine, 2,4-, 6-triphenyltriamino-i, 3,5-triazine and the like
Diese Aldehydkondensationsprodukte enthalten Methylolgruppen oder ähnliche Alkylolgruppen in Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Aldehyd. Gegebenenfalls können diese Methylolgruppen durch Umsetzung mit einem Alkohol veräthert sein. Für eine derartige Veretherung kommen verschiedene Alkohole in Betracht, insbesondere einwertige Alkohole und ganz bevorzugt kurzkettige aliphatisch^ Alkohole, wie Methanol, Butanol und dergleichen.These aldehyde condensation products contain methylol groups or similar alkylol groups depending on the particular aldehyde used. Optionally, these can be methylol groups be etherified by reaction with an alcohol. For such a Various alcohols can be used for etherification, in particular monohydric alcohols and very preferably short-chain alcohols aliphatic alcohols such as methanol, butanol and the like.
Man erhält die Amid-Aldehydkondensationsprodukte in gut bekannten Verfahren, indem man saure oder basische Katalysatoren benützt und die Bedingungen für Temperatur und Zeit ebenfalls in bekannter Weise variiert. Der Aldehyd wird häufig als Lösung in Wasser oder in einem Alkohol verwendet, und die Kondensat ions-, Polymerisations- und Veresterungsreaktionen können entweder hintereinander oder gleichzeitig ausgeführt werden.The amide-aldehyde condensation products are obtained in well known ways Process by using acidic or basic catalysts and the conditions for temperature and time as well varies in a known manner. The aldehyde is often used as a solution in water or in an alcohol, and the condensation, Polymerization and esterification reactions can be carried out either one after the other or simultaneously.
Die elektrisch ablagerbaren Zubereitungen oder Massen nach der Erfindung können in ihren Formulierungen auch andere übliche Zusatzstoffe enthalten, wie Lösungsmittel, Antioxidantien, oberflächenaktive Mittel, Fließmittel und andere Materialien, die verwendet werden, um die Eigenschaften des Produktes hinsichtlich seiner Stabilität und seiner Filmbildung zu ver- !· essern.The formulations of the electrically depositable preparations or compositions according to the invention can also be other customary ones Contain additives, such as solvents, antioxidants, surface active agents, superplasticizers and other materials, which are used to regard the properties of the product to improve its stability and its film formation.
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Obwohl nicht-pigmentierte Überzüge von großer Bedeutung sind, kann die Zubereitung auch Pigmente in üblicher Weise enthalten.Although non-pigmented coatings are of great importance, the preparation can also contain pigments in the usual way.
Bei der Formulierung der Überzugsmasse kann übliches Leitungswasser verwendet werden. Da derartiges Wasser aber manchmal relativ hohe Mengen an Kationen enthält, kann dadurch eine gewisse Änderung in den Eigenschaften der Überzugsmasse bei der elektrischen Ablagerung eintreten, obwohl dadurch in der Regel die Durchführbarkeit des Verfahrens nicht in Frage gestellt wird. Diese Schwierigkeiten kann man umgehen, wenn man destillier- w tes oder entionisiertes Wasser verwendet, wobei »an das entionisierte Wasser in bekannter Weise mit Hilfe eines Ionenaustauscherharzes erhalten kann.Conventional tap water can be used in the formulation of the coating composition. However, since such water sometimes contains relatively large amounts of cations, this can result in a certain change in the properties of the coating composition during electrical deposition, although this generally does not call into question the feasibility of the process. These difficulties can be avoided if one distilled w th or deionized water used, "can get to the deionized water in a known manner using an ion exchange resin.
Obwohl die Überzugsmassen nach der Erfindung durch beliebige bekannte Verfahren aufgetragen werden können, ε. B. mit dem Pinsel, durch Sprühen oder durch Auftragewalzen, sind sie besonders für die elektrische Ablagerung geeignet. Bei der elektrischen Ablagerung werden diese in Wasser dispergieren Überzugsmassen in Kontakt mit einer elektrisch leitenden Metall-Anode und einer elektrisch leitenden Kathode gebracht. Das zu überziehende Metallsubstrat wird als Anode verwendet und kann ein beliebiges elektrisch leitendes Metall, wie Eisen, Stahl, Aluminium, galvanisierter Stahl, phosphatierter Stahl, Zink, Kupfer u. dergl· sein. Wenn der elektrische Strom «wischen der Anode und der Kathode über die mit diesen Elektroden in Kontakt befindliche wasserdispergierte Anstrichaasse fließt, wird ein an dem Metall haftender Film aus der Überzugsmasse auf der Anode abgeschieden. Zur elektrischen Ablagerung wird entweder Gleichstrom oder, bei Verwendung einer geeigneten Auerüstung, auch Wechselstrom verwendet.Although the coating compositions according to the invention by any known methods can be applied, ε. B. with a brush, by spraying or by application rollers, they are special suitable for electrical deposition. In the case of electrodeposition, these coating compounds are dispersed in water brought into contact with an electrically conductive metal anode and an electrically conductive cathode. That too Plating metal substrate is used as an anode and can any electrically conductive metal, such as iron, steel, aluminum, galvanized steel, phosphated steel, zinc, Copper and the like. When the electric current «wipe the The anode and the cathode over which the water-dispersed paint flows in contact with these electrodes becomes a deposited on the metal adhering film from the coating composition on the anode. Either direct current is used for electrical deposition or alternating current if appropriate equipment is used.
Die Bedingungen für die elektrischenAbladungen sind die üblichen, wie sie sonst bei der elektrischen Ablagerung auch verwendet werden. Die Spannung kann sehr stark schwanken und kann sehr niedrig sein, z. B. ein Volt, oder sehr hoch, z. B. 1000 VoltThe conditions for the electrical discharges are the usual, as they are otherwise used in electrical deposition. The tension can fluctuate very much and can very much be low, e.g. B. one volt, or very high, e.g. B. 1000 volts
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oder noch höher. Typischerweise liegt sie aber zwischen etwa 50 und etwa 600 Volt. Die anfängliche Stromdichte liegt in der Regel zwischen etwa 0,0001 bis 0,0016 Ampe*re/cm (0,1 Ampere bis 15 Ampere per square foot) und nimmt im allgemeinen während der elektrischen Ablagerung des Filmes etwas ab,or even higher. Typically, however, it is between about 50 and about 600 volts. The initial current density is in usually between about 0.0001 to 0.0016 amps * re / cm (0.1 amps up to 15 amps per square foot) and generally takes during the electrical deposition of the film,
Es ist wünschenswert, daß pH der in Wasser dispergieren Zubereitung mögliehst niedrig zu halten. Vorzugswelse liegt das pH unter etwa 10,0, doch hängt dieses von den besonders verwendeten Komponenten sowohl hinsichtlich des aorylischen Mischpolymeren als auch der anderen harzartigen Materialien ab und auch von dem Umfang der Neutralisation.It is desirable to keep the pH of the preparation dispersed in water as low as possible. Vorzugswelse is that pH below about 10.0, however, this depends on the particular components used, both in terms of the aorylic Interpolymers as well as the other resinous materials and also on the extent of neutralization.
Die Überzugsmassen nach der Erfindung können auf verschiedene Substrate aufgetragen werden, um Schutzüberzug· für verschiedene Zwecke zu bilden. Sie sind z. B.als isolierende Filme für elektrisch leitende Metallgegenstände geeignet. Ihre Einheitlichkeit, ihre hohe dielektrische Festigkeit und ihre Beständigkeit sind für eine derartige Verwendung besonders vorteilhaft. Ausserdem ist es von großem Vorteil, daß bei ihrer elektrischen Ablagerung eine vollständige Beschichtung der zu überziehenden Oberfläche, einschließlich scharfer Kanten, Ecken u. dergl., erreicht wird; dieser Faktor ist besonders bei isolierenden überzügen von Bedeutung.The coating compositions according to the invention can be different Substrates are applied to protective coating · for various Purposes to form. You are e.g. B. suitable as insulating films for electrically conductive metal objects. Their uniformity, their high dielectric strength and their durability are particularly advantageous for such use. It is also of great advantage that with their electrical Deposition a complete coating of the to be coated Surface, including sharp edges, corners, etc., is achieved; this factor is particularly important for insulating coatings.
Zahlreiche Überzüge aus diesen Massen zeichnen sieh auch durch eine sehr starke Haftung auf bestimmten Materlallen ab, bei denen es sonst Schwierigkeiten bereitet, festhaftende Überzüge zu erhalten» So ist es z. B. bekannt, dafl weiches Aluminium, das in der Technik alsMAluminium-Magnet-Strip* bekannt ist, in der Regel sehr schwer in befriedigender Weise mit einem Überzug zu versehen 1st. Mit den Anstrichzueereitungen nach der Erfindung werden jedoch befriedigend· Überzüge aus diesen Materialien erhalten. Wegen dieser Kombination von Eigenschaften sind die Zubereitungen nach der Irfinduag besonders t&t die Herstellung von elektrisch isolierten Aluminiumstreifen (strips die zum Leiten von Strom in bestimmten Anwendungsgebieten von Interesse sind, geeignet.Numerous coatings from these masses are also characterized by very strong adhesion to certain materlallen, where otherwise it is difficult to obtain firmly adhering coatings. It is known, for example, that soft aluminum, known in the art as M aluminum magnetic strip *, is usually very difficult to provide with a coating in a satisfactory manner. With the paint formulations according to the invention, however, coatings from these materials are satisfactorily obtained. Because of this combination of properties, the preparations according to the Irfinduag are particularly t & t the production of electrically insulated aluminum strips (strips which are to conduct current in certain applications of interest, are suitable.
209812/1533 original inspected209812/1533 originally inspected
2U41352U4135
- ίο -- ίο -
Wie bereite ausgeführt wurde, sind die Zubereitungen nach der Erfindung besonders für das überziehen von überlappten Schweißnähten geeignet, wodurch die Anwesenheit von winzigen Bläschen, die manchmal als "Mikrobläschen" bezeichnet werden, weitgehend reduziert oder- eliminiert wird. Die Schweißnaht, die mit den Zubereitungen nach der Erfindung überzogen werden kann, kann im wesentlichen eine beliebige Schweißnaht aus einem eisenhaltigen Metall sein. Die Zubereitungen naoh der Erfindung sind aber besonders wirksam für das Übersiehen von überlappten Schweißnähten, das sind Schweißnähte, bei denen zwei Metall- ψ stücke mit ihren Kanten in einer überlappten Besiehung verschweißt werden. Die Anstriehn&seen nach der Erfindung sind besonders geeignet zum Überziehen einer überlappten Naht, bei | der die Schweißung durch eine Kombination von Temperatur und | Druck erzeugt wird und nicht durch. Schmelzsehweißen. In diesem \ Zusammenhang wird wegen der bevorzugt %n übersiehenden Schweiß- \ As has already been stated, the preparations according to the invention are particularly suitable for covering overlapped weld seams, whereby the presence of tiny bubbles, sometimes referred to as "microbubbles", is largely reduced or eliminated. The weld seam which can be coated with the preparations according to the invention can essentially be any desired weld seam made of a ferrous metal. However, the preparations of NaOH of the invention are particularly effective for transferring Siehen of overlapped weld seams, which are weld seams, wherein two metal pieces ψ with their edges in an overlapped Besiehung be welded. The paintworks according to the invention are particularly suitable for covering an overlapped seam, at | which welds through a combination of temperature and | Pressure is generated and not through. Fusion welding. In this \ connection is preferable because of% s over look end welding \
nähte auf die US-PS 3 4-68 453 verwiesen, aus der nähere Einzel- \ sewing referred to the US-PS 3 4-68 453, from the more detailed individual \
heiten über derartige Schweißnähte entnommen werden können. funits can be taken from such welds. f
Wie bereite ausgeführt w?irde5 kann das t»rechweißtβ Metall ein beliebiges eisenhaltiges Metall sein°, vorzugsweise ist aber das eisenhaltige Metall ein Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, dessen Oberfläche einen Schutzüberzug besitzt.W As stated ready? Irde 5, the t »rechweißtβ metal any ferrous metal be °, but preferably is the iron-containing metal is a steel with a low carbon content, the surface of which has a protective coating.
Dieser Schutzüberzug ist vorteilhafterweise ein passiver Überzug, z. B. ein mit einem Chromat oder Phosphat erhaltener Überzug oder ähnliche nicht verzinnte Stähle, vgl. z. B. US-PS 3 113 84-5 und JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SOOIETT, Electrochemical Technology, September 1%9, Seiten 1299 bis 1305. Der Schutzüberzug auf dem eisenhaltigen Material braucht aber nicht ein passiver Überzug zu sein, und ee können auch verzinnte Metalle oder Metalle mit einem anderen korrosionsbeständigen Überzug verwendet werden.This protective coating is advantageously a passive coating, z. B. a coating obtained with a chromate or phosphate or similar non-tinned steels, see e.g. B. U.S. Patent 3,11384-5 and JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SOOIETT, Electrochemical Technology, September 1% 9, pages 1299 to 1305. The protective coating on the ferrous material does not, however, need to be a passive plating, and ee can also be tinned Metals or metals with another corrosion-resistant coating can be used.
Die Überzugsmassen nach der Erfindung werden nach dem Auftragen in der Regel durch Erwärmen des überzogenen Gegenstandes für 1/2 bis 30 Minuten auf Temperaturen von 121 bis 315° C (250 % bis 600° F) oder höhere Temperaturen ausgehärtet.The coating compositions of the invention are typically cured after application by heating the coated article for 1/2 to 30 minutes at temperatures of 121 to 315 ° C (250 % to 600 ° F) or higher temperatures.
,_._.., ;; J? 0981 2/1633 0Rk3,nal, _._ .., ;; J? 0981 2/1633 0R k3, nal
Die Zubereitungen nach der Erfindung sind besonders geeignet,The preparations according to the invention are particularly suitable
um Fehler und Verunreinigungen und insbesondere Blasen in dem ; Film zu reduzieren, wenn die Filme rasch ausgehärtet werden,around defects and impurities and especially bubbles in the; Reduce film if the films are cured quickly,
d. h. in Zeiten von weniger als 5 Minuten bei Temperaturen von \ ie in times of less than 5 minutes at temperatures of \
oberhalb 149° 0 (300° F). |above 149 ° 0 (300 ° F). |
in den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher er- j läutert.the invention is illustrated in more detail in the following examples purifies.
Beispiel I · ■ Example I · ■
(Methyl-Cellosolve) und 190 Teile Isopropanol gegeben, und die ;(Methyl cellosolve) and 190 parts of isopropanol added, and the;
Mischung wurde unter Rückflußkühlung erwärmt. Im Verlauf von ι 3 Stunden wurde folgende Mischung von Monomeren, die 11 Teile 2,2'-Azobisisobutyronitril enthielt, zugegeben:The mixture was heated to reflux. In the course of ι 3 hours was the following mixture of monomers containing 11 parts 2,2'-azobisisobutyronitrile, added:
Nachdem die Zugabe beendigt war, wurden 4,5 Teile Tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat in 10 Teilen Äthylenglykolmethyläther hinzugefügt, und die Reaktionsmiechung wurde 2 Stunden unter Rückflußkühlung erwärmt. Biese Stufe wurde dann sweimal wiederholt, und die Reaktion war dann beendigt.After the addition was complete, 4.5 parts of tert-butyl peroxyisopropyl carbonate were added to 10 parts of ethylene glycol methyl ether added, and the reaction smell was under for 2 hours Heated to reflux. This step was then repeated twice, and the reaction was then terminated.
Das Produkt hatte einen Feststoffgehalt von 75*4 %, eine Viskosität von 785 000 cp. und einen Säuiewert von 73,5. jThe product had a solids content of 75 * 4%, a viscosity of 785,000 cp. and an acid value of 73.5. j
In einen Reaktor wurden 920 Teile dee Monoäthyllthers von ÄthylenglykolCCellosolve) gegeben, und der Reaktorinhalt wurde nahezu bis zum Sieden (130 - 140° C) erwärmt.In a reactor 920 parts of the monoethyl ether were from Ethylene glycol cellosolve) and the reactor contents were heated almost to boiling (130 - 140 ° C).
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Es wurde die folgende Mischung von Monomeren, die 54,4 Teile Ditertiär-Butylperoxid enthielt, im Verlauf von 3 Stunden unter Rückflußkühlung zugegeben:It was the following mixture of monomers, which was 54.4 parts Containing di-tertiary butyl peroxide, added over the course of 3 hours under reflux cooling:
Nachdem die Zugabe der Monomeren beendigt war, wurden weitere 4,5 Teile Ditertiärbutyloxid in 10 Teilen des Monoäthyläthers von Ithylenglykol zugegeben, und die Reaktionemischung wurde 1 Stunde unter Rückflußkühlung erwärmt. Dieee Zugabe wurde noch zweimal wiederholt, wobei nach der ersten weiteren Zugabe eine Stunde unter Rückflußkuhlung erwärmt wurde. Die Umsetzung war dann beendigt. Das Produkt hatte einen Feststoffgehalt von 72,8 %, eine Viskosität von 220 000 cp. und eine Säurezahl von 72,0.After the addition of the monomers was complete, a further 4.5 parts of ditertiary butoxide were added to 10 parts of the monoethyl ether of ethylene glycol was added and the reaction mixture was added Heated under reflux for 1 hour. The addition was repeated twice, after the first further addition was heated under reflux for one hour. The implementation was then finished. The product had a solids content of 72.8%, a viscosity of 220,000 cp. and an acid number of 72.0.
In einen Reaktor wurden 920 Teile des Butyläthers von Äthylenglykol (ButyIcelIosolve) gegeben und nahezu bis zum Sieden erwärmt. Ea wurde dann die folgende Mischung von Monomeren, die 27,2 Teile Ditertiärbutylperoxid φΤΒΡ) und 27,2 Teile Cumolhydroperoxid enthielt, im Verlauf von 3.Stunden unter Rückflußkuhlung zugegeben:920 parts of the butyl ether of ethylene glycol (ButyIcelIosolve) were placed in a reactor and heated to almost boiling point. Ea then became the following mixture of monomers, the 27.2 parts of di-tert-butyl peroxide φΤΒΡ) and 27.2 parts of cumene hydroperoxide, added over the course of 3 hours under reflux cooling:
Nachdem die Zugabe beendigt war, wurden noch dreimal 4,5 Teile BTBF in 10 Teilen des gleichen Butyläthere zugegeben, wobeiAfter the addition was complete, three times were 4.5 parts BTBF added in 10 parts of the same butyl ether, whereby
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jedes Hal nach, den beiden ersten dieser Zugaben 1 Stunde unter Rückflußkühlung erwärmt wurde und 2 Stunden nach der letzten Zugabe. Die Umsetzung war dann beendigt.every Hal after, the first two of these additions 1 hour under Was heated to reflux and 2 hours after the last addition. The implementation was then completed.
Das Produkt hatte einen Peststoffgehalt von 7^,2 %,· eine Säurezahl von 67 und eine Viskosität von 110 000 cp.The product had a pesticide content of 7.2%, an acid number of 67 and a viscosity of 110,000 cp.
Es wurde eine elektrisch ablagerbare Zubereitung wie folgt hergestellt:An electrically depositable preparation was produced as follows:
Es wurden 253,6 Teile des Aorylharzes von Beiepiel I und 75*6 Teile Äthoxymethoxymethyl-Melamin (XM-I16) gemischt. Dann wurden langsam 24,7 Teile Diisopropanolamin (geschmolzen) zugegeben. Nach sorgfältigem Mischen wurden musreichende Mengen von entionisiertem Wasser zugegeben, um den Feststoffgehalt der Zubereitung auf 5»5 % zu erniedrigen. Di· erhaltene Zubereitung hatte ein pH von 8,9.There were 253.6 parts of the aoryl resin from Example I and 75 * 6 Parts of ethoxymethoxymethyl melamine (XM-I16) mixed. Then 24.7 parts of diisopropanolamine (melted) were slowly added. After careful mixing, sufficient amounts were obtained of deionized water is added to the solids content to reduce the preparation to 5 »5%. The preparation obtained had a pH of 8.9.
Es wurde eine elektrisch ablagerbare Zubereitung nach der Arbeitsweise von Beispiel IV aus folgenden Bestandteilen hergestellt:An electrodeposable preparation was made according to the procedure of Example IV from the following ingredients:
Gewichtiteile Acrylharz von Beiepiel II 1168 Parts by weight of acrylic resin from Example II 1168 Äthoxymethoxymethylmelamin 216 (ΧΛ-1116)Ethoxymethoxymethyl melamine 216 (ΧΛ-1116)
Diese Zubereitung wurde durch Zugab· von «ntionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von 5,5 % eingestellt; sie hatte ein pH von 8,8.This preparation was adjusted to a solids content of 5.5 % by adding ionized water; it had a pH of 8.8.
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.1». 21U135.1". 21U135
£β wurde eine elektrisch, ableger bare Zubereitung nach der Arbeitsweise von Beispiel IV aus folgenden Bestandteilen hergestellt:£ β became an electric, disposable preparation according to the Procedure of Example IV made from the following ingredients:
Der Pest st off gehalt dieser Zubereitung wurde durch Zusrabe von ent ionisiertem Wasser auf 5 »5 % eingestellt; die Zubereitung hatte ein pH von 8,5·The plague content of this preparation was determined by the addition of deionized water adjusted to 5 »5%; the preparation had a pH of 8.5
Es wurde eine elektrisch ablagerbare Zubereitung nach der Arbeitsweise von Beispiel IV aus folgenden Bestandteilen hergestellt:An electrodeposable preparation was made according to the procedure of Example IV from the following ingredients:
Gewichtsteile Acrylharz von Beispiel I 270,0 Parts by weight of acrylic resin of Example I 270.0 Äthoxyaethoxyme thy lme 1 amin 50,6 (XM-1116)Äthoxyaethoxyme thy lme 1 amine 50.6 (XM-1116)
Der Feststoffgehalt der Zubereitung wurde durch Zugabe von ent ionisiertem Wasser auf 5»5 % eingestellt j die Zubereitung hatte ein pH von 8,9·The solids content of the preparation was increased by adding de ionized water adjusted to 5 »5% j the preparation had a pH of 8.9
In diese« Beispiel wird das Überziehen von Stahlzylindern mit Zubereitungen nach der Erfindung gezeigt.This «example is about the coating of steel cylinders shown with preparations according to the invention.
Die Zylinder bestanden aus eines unverzinnten Chromstahl (tin-free steel, chromium type) und wiesen Verschweißungen .The cylinders consisted of an untinned chromium steel (tin-free steel, chromium type) and had welds.
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nach einer Methode auf,, wie sie beispielsweise In der US-FS 3 468 4-53 beschrieben ist.according to a method on, for example, in the US FS 3 468 4-53.
Die Gegenstände wurden unter den in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Bedingungen beschichtet, so daß Überzüge von ähnlichem Gewicht auf den einzelnen Gegenständen entstanden. Die gemessenen Ergebnisse sind die Volumprozente des Films in den Nahtstellen, die Mikroblasen enthalten.The items were listed among those shown in the following table Conditions coated so that coatings of similar weight were formed on the individual articles. The measured Results are the volume percent of the film in the seams that contain microbubbles.
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TABELLE ITABLE I.
1—1 ISJ
1–1
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Andere Harze nach der Erfindung ergeben in ähnlicher Weise ebenfalls verbesserte Ergebnisse.Other resins of the invention give in a similar manner also improved results.
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