DE2260132A1 - USE OF UNSATURATED POLYESTER MATERIALS FOR THE PRODUCTION OF COATINGS - Google Patents
USE OF UNSATURATED POLYESTER MATERIALS FOR THE PRODUCTION OF COATINGSInfo
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Description
Verwendung von ungesättigten Polyestermassen zur Herstellung von Überzügen Use of unsaturated polyester compounds for the production of transfers
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von ungesättigten PoIyestermassen, bestehend ausThe invention relates to the use of unsaturated polyester compositions, consisting of
1. einem ungesättigten Polyester1. an unsaturated polyester
2. einem mit 1. mischpolymerisier» baren Vinylmonomeren ·2. one with 1. co-polymerized » available vinyl monomers
3. einem Aktivatorsystem s . 4. üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen3. an activator system s . 4. Usual auxiliaries and additives
zur Herstellung von Überzügen, -welche durch Aushärtung mit. Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von 1 bis 5 W erhalten werden.for the production of coatings, which by curing with. Infrared rays having a wavelength of 1 to 5 W can be obtained.
Es ist bekannt, daß ungesättigte Polyesterharze als Form- und Überzugsmassen nach Zusatz geeigneter Initiatoren und Beschleuniger zum Härten bei Raumtemperatur, zum Beschichten von Holz, Glas , sowie Steinplatten eingesetzt werden können. Die Polyestermassen können ferner nach Zusatz von Füllstoffen als Spachtelmassen verwendet werden. Eine wesentliche Verkürzung der Härtungszeiten bis zur Stapel- und Schleiffähigkeit der beschichteten Flächen wird durch die Verwendung von UV-Strahlen und durch Zusatz geeigneter UV-Sensibilisatoren möglich. Mittels UV-Strahlen können inbesondere Klarlacke oder lasierend gefärbte Lacke gehärtet werden..It is known that unsaturated polyester resins can be used as molding and coating compounds after addition of suitable initiators and accelerators for hardening at room temperature, for coating wood, glass, as well as stone slabs can be used. The polyester compounds can also be used as fillers after adding fillers will. A significant reduction in the curing times until the coated surfaces can be stacked and sanded possible through the use of UV rays and the addition of suitable UV sensitizers. By means of UV rays in particular Clear lacquers or glaze colored lacquers can be hardened.
Die mit UV-Strahlen gehärteten ungesättigten Polyesterharze zeigen allerdings den Nachteil, daß hellfarbig pigmentierte Lacke vergilben können, wofür die Anwesenheit des UV-Sensibilisators verantwortlich gemacht wird. Ein weiterer Nachteil ist es, daß füll-The unsaturated polyester resins hardened with UV rays show however, the disadvantage that light-colored pigmented paints can yellow, for which the presence of the UV sensitizer is responsible is made. Another disadvantage is that
78/7278/72
409824/0944409824/0944
- 2 - O.Z. 2678 - 2 - OZ 2678
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stoffhaltige Spachtelmassen, besonders mit größeren Schichtdicken als.100 μ, unvollständig aushärten, so daß beim Gebrauch Mängel wie Rißbildung oder Ab löse ei* scheinungen auftreten.Solid filler compounds, especially those with a thicker layer than 100 μ, cure incompletely, so that defects can occur during use such as crack formation or peeling phenomena occur.
Es ist bekannt, daß diese Nachteile mittels der Härtung durch Infrarotstrahlen vermieden werden können (DT-OS 2 029 657)» Diese Art der Härtung ist besonders für Klarlacke, pigmentierte Lacke und hochgefüllte Spachtelmassen geeignet. Die Trocknungszeiten sind aber länger als bei der UV-Härtung.It is known that these disadvantages can be overcome by curing by infrared rays can be avoided (DT-OS 2 029 657) »This The type of hardening is particularly suitable for clear lacquers, pigmented lacquers and highly filled fillers. The drying times but are longer than with UV curing.
Diese längeren Bestrahlungszeiten verursachen in ungewünschtem Maße eine Erwärmung des Untergrundes, was häufig zur Bildung von Spannungsrissen führt. Es zeigte sich, daß bei Verwendung herkömmlicher Polyester die Bestrahlungszeiten nicht verkürzt werden können. Die Lackfilme härten dann gar nicht oder Juur unvollständig aus. Dies hat zur Folge, daß die Filme bei Behandlung mit Xylol anquellen oder sogar aufgelöst werden,These longer exposure times cause undesirable effects Measure a heating of the substrate, which often leads to the formation of stress cracks. It was found that using conventional Polyester the irradiation times cannot be shortened. The lacquer films then do not harden at all or only incompletely the end. As a result, the films swell or even dissolve when treated with xylene,
Aufgabe der Erfindung war es, durch Verwendung von Polyestern geeigneter Zusammensetzung Überzüge mit guten Eigenschaften herzustellen, welche durch Aushärtung durch Infrarotstrahlen erhalten werden können, und wobei die oben aufgeführten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.The object of the invention was to make it more suitable by using polyesters Composition Manufacture coatings with good properties obtained by curing by infrared rays can be, and wherein the disadvantages of the prior art listed above are avoided.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Säurekomponente des ungesättigten PolyestersThis object was achieved in that the acid component of the unsaturated polyester
A. zu 20 bis 85 Molprozent aus Fumarsäure bzw. MaleinsäureA. to 20 to 85 mole percent from fumaric acid or Maleic acid
B. zu 80 bis 15 Molprozent aus einer aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäure besteht, wobei mindestens 15 Molprozent der gesamten Säurekomponente Tetrahydrophthalsäuren und/oder deren Anhydride sein müssen«B. 80 to 15 mole percent from an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic dicarboxylic acid, with at least 15 mole percent of the total acid component must be tetrahydrophthalic acids and / or their anhydrides "
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- 3 - ' p.,Z. 2678- 3 - 'p., Z. 2678
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Neben der ±n der Säurekömponente notwendigen Fumarsäures Maleinsäure und Tetrahydrophthalsäure und/oder deren Anhydride kommen als aliphatisch^ Dicarbonsäuren 'Bernsteinsäure 9 Adipinsäure, als cycloaliphatische Dicarbonsäuren Hexahydrophthaisäure und als aromatische Säuren Phthalsäure bzw. -anhydrid, Isophthalsäure, Trimellitsäure, Hexachlorοendomethylentetrahydr©phthalsäure, Tetrabrom- oder Tetrachlorphthalsäure infrage»In addition to ± the Säurekömponente necessary fumaric n s maleic acid and tetrahydrophthalic acid and / or anhydrides thereof are used as aliphatic ^ dicarboxylic acids' succinic acid 9 adipic acid, as the cycloaliphatic dicarboxylic acids Hexahydrophthaisäure and the aromatic acids, phthalic acid or anhydride, isophthalic acid, trimellitic acid, Hexachlorοendomethylentetrahydr © phthalic, tetrabromo - or tetrachlorophthalic acid in question »
In jedem Pail erfindungsgemäß -notwendig sind Pumar- bzw. Maleinsäure und Tetrahydr©phthalsäure in den angegebenen Mengen. Ein bevorzugter Anteilsbereich von Fumar- bzw«, Maleinsäure liegt bei kO bis 85 Molprozent. Eine bevorzugte Untergrenze für Tetrahydrophthalsäure liegt bei 30 Molprozent. Im besonderen geeignet sind solche Polyester, welche in der Säurekömponente ausschließlich Fumar- bzw. Maleinsäure einerseits und Tetrahydrophthalsäure andererseits enthalten. Die im weiteren angegebenen Säuren können die erfindungsgemäß unbedingt notwendigen Säuren zum Teil ersetzen, um die Herstellung des Polyesters wirtschaftlicher zu gestalten. .According to the invention, pumaric or maleic acid and tetrahydrofluoric acid in the specified amounts are necessary in each pail. A preferred proportion of fumaric or maleic acid is from 10 to 85 mol percent. A preferred lower limit for tetrahydrophthalic acid is 30 mole percent. Particularly suitable polyesters are those which contain exclusively fumaric or maleic acid on the one hand and tetrahydrophthalic acid on the other in the acid component. The acids specified below can partly replace the acids that are absolutely necessary according to the invention in order to make the production of the polyester more economical. .
Die eingesetzte Fumar- bzw. Maleinsäure bewirkt eine gute Vernet-' zung, die mit steigender Menge zunimmt; dagegen wird durch die Tetrahydrophthalsäure eine gute Oberflächenhärte erreicht, die ebenfalls mit- steigenden Mengen ansteigt. —The fumaric or maleic acid used causes good crosslinking ' tongue, which increases with increasing quantity; on the other hand, the Tetrahydrophthalic acid achieves a good surface hardness that also increases with increasing quantities. -
Für die erfindungsgemäßen ungesättigten Polyester werden für die Diolkomponente üblicherweise Athylenglykol-(1.Z), Propandiol(1. 3) j' Butandiol-(1.4) oder- Hexandiol-(1.6) als unverzweigtkettige, äthergruppenfreie Diole; Propandiol-(1.2) , Butandiol-(1.2) oder Butandiol-(1.3)» ferner Neopentylglykol als verzweigtkettige äther-For the unsaturated polyesters according to the invention, ethylene glycol (1. Z), propanediol (1. 3), butanediol (1.4) or hexanediol (1.6) are usually used as unbranched, ether group-free diols for the diol component; Propanediol (1.2), butanediol (1.2) or butanediol (1.3) »furthermore neopentyl glycol as branched-chain ethereal
gruppenfreie Diole; als äthergruppenhaltige unverzweigtkettige Diole eignen sich vor allem Diäthylen-, ferner auch Triäthylen- oder Tetraäthylenglykolj als verzweigtkettige äthergruppenhaltige,1 vor allem Dipropylenglykol oder auch TripropyTLenglykol verwendet,.group-free diols; as ether group-containing straight-diols primarily diethylene also Triäthylen- or Tetraäthylenglykolj as branched ether groups containing 1 especially dipropylene glycol or TripropyTLenglykol used are, furthermore ,.
' " '" 409824/0944'"'" 409824/0944
- 4 - O.Z. 2678 - 4 - OZ 2678
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Als ungesättigte, mischpolymerisationsfähige Vinylmonomere eignen sich die üblichen wie Styrol, substituierte Styrole, wie tert.-Butylstyrol oder -Methylstyrol; ebenfalls auch Mischungen der letzteren mit Styrol. Andere äthylenisch ungesättigte Monomere, die in Kombination mit Styrol in Mengen von weniger als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomerengemisch, verwendet werden können, sind niedere (C1-C.)-Alkylester von Acrylsäure oder Methacrylsäure sowie halogenierte Styrole wie Chlorstyrol, Dicfrlorstyrol, ferner auch Diallylphthalat.Suitable unsaturated, copolymerizable vinyl monomers are the customary ones, such as styrene, substituted styrenes, such as tert-butyl styrene or methyl styrene; also mixtures of the latter with styrene. Other ethylenically unsaturated monomers that can be used in combination with styrene in amounts of less than 50 percent by weight, based on the monomer mixture, are lower (C 1 -C.) - alkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid and halogenated styrenes such as chlorostyrene, diclorostyrene, also diallyl phthalate.
Die Herstellung der ungesättigten Polyester erfolgt bei Temperaturen von 150 bis etwa 250 C durch übliche azeotrope oder Schmelzkondensation der Komponenten. Im allgemeinen werden die Diole in einem etwa 2 bis 10 ^igen molaren Überschuß gegenüber den Dicarbonsäuren eingesetzt. Das Molvorhältnis Diole und Dicarbonsäuren ist jedoch nicht kritisch.The unsaturated polyesters are produced at temperatures from 150 to about 250 C by customary azeotropes or Melt condensation of the components. In general, the diols are used in about a 2 to 10% molar excess the dicarboxylic acids used. The molar ratio of diols and dicarboxylic acids however, it is not critical.
Die Säurezahlen der ungesättigten Polyester liegen im allgemeinen zwischen 10 und 70, vorzugsweise bei 20 bis 50, insbesondere bei 25 bis 40. Dementsprechend liegt das Molekulargewicht, das nicht kritisch für die Erfindung ist, zwischen 5500 und 800, vorzugsweise zwischen 3000 und 1000, insbesondere bei 2500 und I5OO.The acid numbers of the unsaturated polyesters are generally between 10 and 70, preferably 20 to 50, in particular around 25 to 40. Accordingly, the molecular weight is not critical for the invention is between 5500 and 800, preferably between 3000 and 1000, in particular between 2500 and 1500.
Zur Durchhärtung der Überzüge können Radikale bildende Katalysatoren wie Diacylperoxide, z.B. Dibenzoylperoxid, Dilaurylperoxid, Perester wie tert.-Butylperbenzoat, Hydroperoxide wie Cumyl- oder tert.-Butylhydroperoxid, Ketonperoxide wie Methyläthylketon-oder Cyclohexanonperoxide in Mengen von 0.1 bis 3 Gewichtsprozent eingesetzt werden. Besonders geeignet sind die Peroxydicarbonate, vor allem solche mit 3 bis 6 C-Atomen im Alkylrest, wie z.B. Diisopropylperoxydicarbonat, Di-tert.-butylperoxydiCarbonat oder Dicyclohexylperoxydicarbonat. Ebenso ist der Zusatz von Härtungsbeschleunigern wie tertiären, aromatischen Aminen oder Kobaltsalzen möglich,Catalysts which form free radicals can be used to harden the coatings such as diacyl peroxides, e.g. dibenzoyl peroxide, dilauryl peroxide, peresters such as tert-butyl perbenzoate, hydroperoxides such as cumyl or tert-butyl hydroperoxide, ketone peroxides such as methyl ethyl ketone or Cyclohexanone peroxides used in amounts of 0.1 to 3 percent by weight will. The peroxydicarbonates are particularly suitable, especially those with 3 to 6 carbon atoms in the alkyl radical, such as diisopropyl peroxydicarbonate, Di-tert-butyl peroxydicarbonate or dicyclohexyl peroxydicarbonate. Curing accelerators such as tertiary, aromatic amines or cobalt salts can also be added,
409824/0944409824/0944
- 5 - . O.Z. 2678 - 5 -. OZ 2678
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Die Polyestermassen können ferner übliche Polymerisationsinhibitoren, beispielsweise Hydrochinon, tert.-Butylcatechol, Benzochinon, Di-tert.-butylbenzochinon und dergleichen, im allgemeinen etwa 0.001 bis etwa 0.1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, enthalten.The polyester compositions can also be conventional polymerization inhibitors, for example hydroquinone, tert-butylcatechol, benzoquinone, Di-tert-butylbenzoquinone and the like, generally about 0.001 to about 0.1 percent by weight, based on the total mixture, contain.
Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe können Füllstoffe, Pigmente, Paraffin, Thixotropiermittel und/oder Lichtstabilisatoren sein.Other auxiliaries and additives can be fillers, pigments, Paraffin, thixotropic agents and / or light stabilizers.
Die erfindungsgemäßen Polyestermassen zeichnen sich durch eine Reihe von guten Eigenschaften aus: Neben guten Allgemeineigenschaften wird bei der IR-Härtung in kurzer Zeit eine schnelle Trocknung und. gute Durchhärtung der Überzüge erreicht. Die Trocknungszeit hängt dabei wesentlich von der eingesetzten Menge an erfindungsgemäßen Säuren ab.The polyester compositions according to the invention are distinguished by a A number of good properties: In addition to good general properties, IR curing quickly becomes a fast Drying and. good curing of the coatings achieved. The drying time depends essentially on the amount of acids according to the invention used.
Bei der Härtung hängen die Trocknungszeiten vom Anteil der erfindungsgemäßen Säure im Polyester ab: Bei Verwendung von 0.5 Gewichtsprozent Peroxid, bezogen auf die Polyesterformmasse, können bei einem Säureanteil von 17 Molprozent an Tetrahydrophthalsäure Trocknungszeiten von ca. "h Minuten, bei einem Anteil von ca. 33 Molprozent Trocknungszeiten von ca. 3 Minuten erzielt werden.During curing, the drying time depends on the proportion of the acid according to the invention from the polyester: Using 0.5 percent by weight of peroxide, based on the polyester molding composition may at an acid content of 17 mole percent of tetrahydrophthalic drying times of about "h minutes, at a proportion of about 33 mole percent drying times of approx. 3 minutes can be achieved.
Wie die Ausführungen zeigen, können die erfindungsgemäßen Polyestermassen mit Hilfe von IR-Strahleii einfach und schnell verarbeitet werden. Die Durchhärtung ist sehr gut, so daß erfindungsgemäß hergestellte Überzüge - selbst in Toluol .- gut lösungsmittelfest sind. Demgegenüber zeigen entsprechend gehärtete Polyesterüberzugsmassen, deren Polyester lediglich Fumarsäure oder TetrahydrOphthalsäure als Säurekomponente enthalten, keine ausreichende Lösungsmittelresistenz. .As the explanations show, the polyester compositions according to the invention can be processed quickly and easily with the aid of IR radiation will. The curing is very good, so that coatings produced according to the invention - even in toluene - have good solvent resistance are. In contrast, correspondingly hardened polyester coating compositions whose polyesters show only fumaric acid or tetrahydrophthalic acid contained as acid component, insufficient solvent resistance. .
409824/09U409824 / 09U
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Ein Polyesterharz wurde auf Glasplatten (17 cm χ 7«5 cm) mit einem Filmaufziehgerät in einer Schichtdicke von 100 ,ji aufgebracht, eine Stunde bei Raumtemperatur vorgetrocknet und an- . schließend mit einem IR-Strahler Typ H 8 der Firma Heraeus gehärtet. Der Abstand zwischen Strahler und Lackfilm war 4 5 cm.A polyester resin was applied to glass plates (17 cm × 7 «5 cm) with a film applicator applied in a layer thickness of 100, ji, Predried for one hour at room temperature and on-. finally with an IR radiator type H 8 from Heraeus hardened. The distance between the radiator and the paint film was 4.5 cm.
Mit den nachfolgend aufgeführten Polyestern I bis VIII (Tabelle 1) wurden die in den Tabellen erhaltenen Ergebnisse erzielt. Die Zahlenwerte geben die Pendelhärte in see nach DIN 53 157 an. Bei Versuch a wurde die Probe mit 0.5 Gewichtsprozent Isopropylperoxidcarbonat, bei Versuch b mit 0.5 Gewichtsprozent Isopropylperoxidcarbonat und 1 Gewichtsprozent einer Kobaltoctoat-Lösung, deren Kobaltgehalt 1 0Jo beträgt, ausgehärtet.The results obtained in the tables were achieved with the polyesters I to VIII listed below (Table 1). The numerical values indicate the pendulum hardness in see according to DIN 53 157. In experiment a, the sample was cured with 0.5 percent by weight isopropyl peroxide carbonate, in experiment b with 0.5 percent by weight isopropyl peroxide carbonate and 1 percent by weight of a cobalt octoate solution whose cobalt content is 1 0 Jo.
Die Tabellen 3 "bis 5 zeigen, in welchem Umfange die Polyester I bis VIII lösungsmittelfeste Überzüge ergeben. Die Werte unter a bzw. b haben die bereits oben angegebene Bedeutung. Der Wert ν bedeutet, daß die Probe direkt nach der Härtung gemessen wird, während der Wert η die Pendelhärte angibt, nachdem die gehärtete Probe 15 Minuten in ein Xylolbad (Tabelle 3 und k) getaucht und anschließend eine Stunde lang bei Raumtemperatur getrocknet worden war. Die Polyesterproben der Tabellen k und 5 wurden entsprechend der Versuchsanordnung b gehärtet.Tables 3 "to 5 show the extent to which the polyesters I to VIII produce solvent-resistant coatings. The values under a and b have the meaning already given above. The value ν means that the sample is measured directly after curing, while the value η, the pendulum hardness indicates after the cured sample immersed for 15 minutes in a xylene bath (Table 3 and k) followed by an hour had been dried at room temperature. k the polyester samples of tables and 5 of the experimental set were cured b accordingly.
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*FS =s Fumarsäure, PS. = Phthalsäure, PSA = Phthalsäureanhydrid, THPS = Tetrahydrophthalsäure, PD = Propandiol-(1.2)* FS = s fumaric acid, PS. = Phthalic acid, PSA = phthalic anhydride, THPS = tetrahydrophthalic acid, PD = propanediol- (1.2)
3B.
3
VB.
V.
ν 5 Iin7 "
ν 5
ba
b
196156
196
202 .180
202
ba
b
201120
201
244146
244
ba
b
212IO6
212
246113
246
ba
b
19151
191
21762
217
ba
b
183137
183
212152
212
ba
b
21564
215
225 .89
225
ba
b
16983
169
193 9h
193
12410
124
η2
η
4
ν ηlungs time (l
4th
ν η
4blast
4th
203177
203
222132
222
23Ο104
23Ο
20856
208
201144
201
21875
218
18391
183
14116
141
3 ηestrah
3 η
0-9 824/09440-9 824/0944
O.Z. 2678 6.12.1972 OZ 2678 December 6, 1972
ba
b
ν η 1
ν η
η3
η
ν η5.
ν η
ba
b
191130
191
η2
η
196156
196
203177
203
η4th
η
202180
202
ba
b
14295
142
201120
201
222132
222
244146
244
ba
b
143 15107 25
143 15
173128
173
183137
183
16Ο30th
16Ο
201144
201
212 208152 45
212 208
14930th
149
1974ο
197
2
ν ηBesti
2
ν η
3
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3
ν η
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ν η
ν η5
ν η
161 150
161 164161 96
161 150
161 164
173 169
173 175173 164
173 169
173 175
183 178
183 176183 183
183 178
183 176
192 191
192 190192 191
192 191
192 190
Xylol:Test-
benzin(1:1)
Testbenzin
Xylol
XylolrTest-
benzin ( 1:1)
TestbenzinXylene
Xylene: test
petrol (1: 1)
White spirit
Xylene
Xylene Test
petrol (1: 1)
White spirit
98 103
98 10098 -
98 103
98 100
114 118
114 115114
114 118
114 115
133 123
133 120133
133 123
133 120
163 126
163 124163 -
163 126
163 124
Ein Strich in den Tabellen bedeutet, daß die Oberfläche klebrig ist und somit keine Pendelhärte gemessen werden kann.·A dash in the tables means that the surface is sticky and therefore no pendulum hardness can be measured.
409824/0944409824/0944
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BHV | Refusal |