DE2253300A1 - Umweltfreundliche einbrennlacksysteme auf der grundlage von mischungen hochmolekularer polyfunktioneller hydroxylverbindungen und monomolekularer polyfunktioneller hydroxylverbindungen mit melaminharzen - Google Patents
Umweltfreundliche einbrennlacksysteme auf der grundlage von mischungen hochmolekularer polyfunktioneller hydroxylverbindungen und monomolekularer polyfunktioneller hydroxylverbindungen mit melaminharzenInfo
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Description
Bayer Aktiengesellschaft 2 2 5 3 3 ° °
Zentraiberelch Patente, Merken und Lizenzen .
5Ö9 Leverkusen. Bayerwerk • . , Is/AB -
30. Oktober 1972
Umweltfreundliche Einbrennlacksysteme auf der Grundlage von
Mischungen hochmolekularer polyfimktioneller Kydroxjflviitfbindungen
und monomolekularer polyfunktioneller Hydroxylverbindungen
mit Melaminharzen ·
Lösungsmittelfreie oder lösungsmittelarme Einbrennl&e&BVsteme
sind bereits bekannt» So wurde.n wter anderem Alkydharz®' diuroh
eine in der Wärme durchzuführend© fdrlcoadensation mit unver- :
ätherten und daher unverträglichen Ifethylolmelamiäen in flüssige
Lackrohstoffe überführt. Dieser Auswahl haftet aber-der
erhebliche Nachteil an» daß die Methylolmelemine mit-den Al-"
kydharzen vor der Vereinigung unverträglich sind. Zur Brate«,
lung der Verträglichkeit ist eine Wärmebehandlung nötig.'
Das hat zur Folge, äafi die Lacke eret bei ca. 180 C aushärten
(DT-OS 2 036 289, 2 0J6 714, 2 055 1<
Man hat sioh schon frühzeitig bemüht, .auch auf der Baals>on
Aminoplasten lösungsmittelfreie-Oberzugsml-ttel zu entwiekeln·
So werden in der D(D-AS 1 101 667 lösungsmittelfreie Einbrennlacke
auf der Basis von Aminoplasten beschrieben, die dadurch erhalten werden, daß Aminoplast-Lösungen mit üblichen Weichmachern
vernetzt werden und anschließend das Lösungsmittel abdestilliert wird. Als besonders geeignete Weichmacher werden
hydroxylgruppenhaltige Weichmacher, wie z.B. Ricinusöl, genannt.
Die aus derartigen Überzugsmitteln durch Einbrennen hergestellten Überzüge weisen nur geringe Lösungsmit-telfestig-
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keit und geringe chemische Widerstandsfähigkeit auf, haften schlecht auf Metallen und haben darüber hin&ua unbefriedigende
mechanische Eigenschaften (DT-OS 2 019 282, Seite 2» letzter
Absatz^ Seite 3, Absatz 1),
Bs wurde nun Überraschenderweise gefunden, daß besondere
wertvolle löaungsmlttelfreie oder löeungsmittelarme Einbrennlaoksysteme
hergestellt werden können, wenn als Bindemittel höhermolekulare, gegebenenfalls mit gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäuren modifizierte Hydroxyl- und gegebenenfalls
Carboxylgruppen enthaltende Polyester mit Molgewichten zwischen 1500 und 5000 und monomolekulare, wenigstens
zweiwertige Hydroxylverbindungen mit Molgewichten zwischen 66 und 1000 und als Vernetzungemittel Melaminharze eingesetzt
werden.
Nach den zahlreichen Anstrengungen, lösungsmittelfreie oder
lösungsmittelarme Lacksysteme zu entwickeln, w bei man sogar
zu der technisch sehr schwierigen Anwendung von Pulverlacken
Übergegangen war, die elektrostatisch appliziert werden, was leicht zu Febllackierungen durch mangelnden Umgriff führen
kann (DL-PS 55820) und wobei Farbtonnuancierungen schwierig durchzufuhren sind, war es besondere überraschend, daß auf
eine tecimiflch so einfach durchzuführende Weise ebenso umweltfreundliche»
aber flüssige Lacksysteme entwickelt werden konnten. Die Lösung dieser Umweltaufgabe der Lackrohetoffindustrie
durch die erfindungsgemäße Kombination war umso überraschender, als nicht nur umweltfreundliche Lackrohetoffe
erstellbar wurden, sondern diese neue Bindemittelkombination auch über sehr gutes Filmbildungsvermögen bei niedrigen Härtungstemperaturen
verfügt, sehr elastische, nagelharte und beständige Einbrennlackierungen liefert und darüber hinaus
äußerst glatt verläuft.
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&B ist auch bekannt, Lackrohstoffe, wie Melaminharze, in
Alkoholen, wie s.B. Butanol, zu lösen. Diese Lösungen wurden
bisher jedoch lediglich mieder mit AlkydharzlöBungen in meistens aromatischen Lösungsmitteln kombiniert, wodurch erhebliche
Abluftprobleme entstehen.
Die erfinderische Kombination beseitigt diesen Nachteil, indem sie erstmals für den Bereich der gegebenenfalls heiß zu
verspritzenden sogenannten "high solid"-Lacke flüssige, aro-'
matenfreie "high solid"-Lackrohstoffe zur Verfügung stellt,
in denen niedermolekulare oder vorzugsweise monomolekulare Polyhydroxyverbindungen die Funktion der bisher verwandten
Lösungsmittel übernehmen, jedoch nicht flüchtig sind, sondern beim Einbrennprozeß mit den Alkydharzen und mit den
Melaminharzen zur filmbildenden Substanz gehören.
Diese neuartige Verfahrensweise hat den technisch interessanten Vorteil, daß die bisher bekannten und seit langem
bewährten Alkydharze praktisch unverändert Verwendung finden
können. Baß darüber hinaus durch geeignete.Kombination der
nieder«, oder monomolekularen Hydroxy !verbindungen zusätzliche, positive Filmeigenschaften hinzugewonnen werden kön- \
nen, war ein besonders überraschender zusätzlicher Gewinn. So können je nach Auswahl der Kombination aus hart eingestellten
Alkydharzen durch wahlweise Zugabe besonders elastizifierender
oder indifferenter Hydroxy!verbindungen aus ein und demselben Alkydharz harte und elastische Lacküberzüge
erhalten werden. Die für viele Zwecke, insbesondere das "coil coating"» so gesuchten besonders hochmolekularen Alkydharze,
die häufig zu Ausbildungen von unruhigen Filmoberflächen neigen, verlaufen durch die erfinderische Kombination
deutlich besser.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn die erfindungsgemäße Kombination auf Bindemittelsy3teme für "high solid"-Lacke
übertragen wird, deren Grundlage die niedermolekulareren Alkydharze im Bereich der unteren Molekulargewichtsgrenze
von 1500 sind. Solche Kombinationen können völlig lüsungsmittelfrei
sein.
Geeignete Alkydharze sind die für den Bereich der mit MeI-arainharzen
wärmehartenden Überzugsmittel bekannten ölfreien
und/oder mit gesättigten und/oder mit ungesättigten Fettsäuren modifizierten Polyester, die im Falle ihrer Fettsäuremodifizierung
vorzugsweise Fett3äuregehalte in, der Größenordnung von 18 bis 50 $ enthalten. Ein innerhalb dieser Grenzen
besonders bevorzugter Fettsäuregehalt liegt zwischen und 22 fo, 24 und 28 ^ und 30 und 40 #.
Die folgende beispielhafte Aufzählung nennt typische Bestandteile
der Alkydharze, ohne jedoch eine vollständige Aufzählung darzustellen: Äthylenglykol, Propylenglykol, Butandiole,
Hexandiole, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Perhydrobisphenol, Bisoxäthylbisphenol, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Hexahydrophthalsäure, Adipinsäure, Maleinsäureanhydrid, Benzoesäure, Butylbenzoesäure, Hexahydrobenzoesäure,
d. -Äthylhexansäure, Cocosfettsäure, Erdnußölfettsäure,
Sojaölfettsäure, Baumwolsaatölfettsäure, Safflorölfettsäuren, Ricinolsäure, dehydratisierte Ricinolsäure,
konjugierte oder isomerisierte ungesättigte Fettsäure. Die Alkydharze haben Säurezahlen zwischen 5 und 40,
vorzugsweise 15 bis 30, und Hydroxylzahlen zwischen 40 und 140, vorzugsweise 60 bis 100.
Beispiele für geeignete monomolekulare Polyhydroxyverbindungen
sind die vorzugsweise flüssigen Polyalkohole, wie z.B.
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Äthylenglykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol, Glycerin,
aber auch Adipinsäurebisglykolester, Ricinusöl.
Besonderen Vorzug verdient das Ricinusöl, weil es gleichzeitig
eine elastifizierende und verlaufverbessernde Funktion erfüllt. . >
Die gewünschte Verarbeitungsviskosität und Einstellung bestimmter überzugaeigensohaften läßt sich durch eine ent«
sprechende und in vielen Fällen vorzuziehende Kombination zweier niedermolekularer oder monomolekularer PolyhydroxyI-verbindungen
erreichen. Den besonderen Vorzug für diese Verwendungsform verdient die Mischung Glycerin/Ricinusöl und/
oder Äthylenglykol bzw. Propylenglykol/Ricinusöl.
Die Mischungsverhältnisse zwischen den genannten Alky&harzen
und den monomolekularen Polyhydroxyverbindungen werden
durch die gewünschten Überzugaeigenschaften zum einen und
durch die gesuchte Verarbeitungsviskosität zum anderen bestimmt, Ein bevorzugter Bereich liegt für die gegebananfalls
heiß zu verarbeitenden erfindungsgemäßen "high 30lid"r
Alkydharz-Melaminharz-Polyalkohol-Mischungen in einem Mischungsverhältnis
von 5 bis 20 Gewichtsprozent niedermolekularer oder raonomolekularer Polyhydroxyverbindungen und 60
bis 95 Gewichtsprozent Alkydharz, wenn man die Bindemittelwerte
allein betrachtet. Bezogen auf diese Mischung liegt ein bevorzugter Melaminharzanteil bei 20 bis 30 Gewichteteilen
auf 100 Gewichtsteile der erfindungsgemäßen Mischung. Zusätzlich können weitere übliche Lacklösungsmittel zugegeben
werden, wie z.B. Ester und Monoalkohole. Die weiteren Lackbestandteile können sein: Pigmente, Füllstoffe, Katalysatoren,
Inhibitoren, aber auch weitere zusätzliche Bindemittelanteile, wie z.B. Phenolharze. Hierbei können die
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Phenolharze auch mit den ungesättigten Fettsäuren umgesetzt werden.
■ ß
Aus den vielen Kombiriationsmöglichkeiten verdient die folgende Aufzählung für den Bereich dea gegebenenfalls auch heiß
zu verarbeitenden "high solid^-Lacka besonderen Vorzug, weil
aie besonders beständige Lacke und besonders wertvolle Lackierungen liefert» Alkydharze, die durch gleichzeitige Dehydratisierung,
Umesterung und Veresterung aus Ricinuaöl, Trimethylolpropan
und/oder Pentaerythrit, Phthalsäureanhydrid und/odex Adipinsäure hergestellt wurden, gegebenenfalls mit
einer angeschlossenen weiteren Umsetzung mit Trimethylolpropan und Phthalsäure, und als monomolekulare Verbindung Ricinuaöl
im Gemisch mit Propylenglykol oder Propylenglykol allein, gegebenenfalls auch noch Glycerin.
Die in den folgenden Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
Aus 1565 Teilen Ricinusöl, 1363 Teilen Trimethylolpropan,
Teilen Benzoesäure und 1544 Teilen Phthalsäureanhydrid wird durch Dehydratisierung, Umesterung und Veresterung bei Temperaturen
oberhalb 2000C in einer Stickstoffatmosphäre ein
Alkydharz hergestellt, das in einer angeschlossenen weiteren Stufe mit Phthalsäureanhydrid umgesetzt wird, so, daß ein
Ricinenalkydharz mit einem fiicinenölgehalt von etwa 31 #»
einer Säurezahl von etwa 20 und einer Viskosität von 19600 cp, gemessen 80-#ig in n-Butanol (DIN 53211),entsteht.
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Aus 100 Teilen einer 80-^igen Lösung des Alkydharzes in n-Butanol
und 6,4 Teilen "Propylenglykol-1,2 und 24 Teilen einer
72-^igen Lösung eines Melaminharzes in Butanol wird ein,Klarlack
hergestellt, der in der Wärme auf Metall aufgetragen» nach einer Härtungszeit von 30 Minuten "bei 12O0C zu einer
nagelharten, nicht vergilbenden, elastischen und gut verlaufenden Lackierung führt.
Ein Ricinenalkydharz, hergestellt aus Ricinusöl, Trimethylolpropan,
Phthalsäureanhydrid und Benzoesäure durch Dehydratisierung, Veresterung und Umesterung hei 260 C mit angeschlossener
weiterer Umsetzung mit Trimethylolpropan und Phthalsäureanhydrid, einem.Gehalt an Ricinenöl von etwa
32 #, einem Phthalsäureanhydridgehalt von 40 $>t einer Säuresahl
von etwa 18 bis 30 und einer Viskosität von 80 bis 100 Sek. (50-^ig in Xylol, DIN 53211) wird 80-^ig in n-Butanol
aufgelöst.
Aus 100 Teilen der 8ö-#igen Lösung, 6,4 Teilen Propylengly-'
kol-1,2 und 24 Teilen einer 72-$igen Melaminharzlösung in
Butanol entsteht ein Klarlack mit einer Viskosität von 13800 cp. Eine aus diesem Lack hergestellte Lackierung auf Metall
härtet, ohne Katalysator bereits in 30 Minuten bei 12O0C zu
einer nagelharten und sehr elastischen Lackierung aus.
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Claims (2)
1. Lösungsmittelfreie oder lösungsmittelarme Melaminharze
und Pigmente enthaltende, gegebenenfalls heiß yerarbeitbare Lacksysteme auf der Grundlage von hydroxyIgruppenhaltigen
Bindemitteln aus Mischungen hochmolekularer Hydroxyl- und Carboxylgruppen enthaltender, gegebenenfalls mit Fettsäure
modifizierter" Polyester mit Molekulargewichten zwischen. 1500 und 5000 und niedermolekularer Hydroxylverbindung, dadurch
gekennzeichnet, daß die monomolekularen Hydroxyverbindungen wenigstens 2 Hydroxylgruppen pro Molekül enthalten
und Molekulargewichte zwischen etwa 66 und etwa 1000 haben.
2. Lacksysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochmolekulare Bindemittelbestandteil au3 80 bis
95 Gewichtsteilen eines Ricinenalkydharzes mit ölgehalten zwischen 25 und 40 $, Säurezahlen zwischen 15 bis 30 und
Hydroxylzahlen zwischen 60 und 100 besteht und der monomolekulare
Anteil aus 5 bis 20 Gewichtsprozent an Ricinueöl und/
oder Propylenglykol besteht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8230 | Patent withdrawn |